دانشمندان سرانجام فهمیدند چرا شهاب‌سنگ‌های کربن‌دار بسیار کمیاب هستند

نوعی از شهاب‌سنگ‌ها که احتمالاً در شکل‌گیری حیات اولیه نقش اساسی ایفا کرده‌اند، بسیار نادر هستند. بااین‌حال، سیارک‌هایی که از این شهاب‌سنگ‌ها منشأ می‌گیرند، نسبتاً رایج‌اند. اخترشناسان مدت‌هاست که به دنبال توضیحی برای این تناقض هستند، اما نتوانسته‌اند آن را به طور کامل اثبات کنند. اکنون تحقیقات جدید نشان می‌دهد که توضیحات موجود تنها بخشی از پاسخ را شامل می‌شود و عامل دیگری به نام قرارگیری در معرض خورشید، باقی پاسخ را روشن می‌کند.

شهاب‌سنگ‌های کربن‌دار سرشار از آب و آمینواسیدها هستند که عناصر اصلی حیات محسوب می‌شوند. با توجه به اینکه انتظار می‌رفت این مواد در دوران اولیه زمین که سطح آن به شکل یک اقیانوس ماگما بود، از بین رفته باشند، وجود این مواد در شهاب‌سنگ‌ها به عنوان کلیدی برای توضیح وجود حیات روی زمین تلقی می‌شود.

بااین‌حال، شهاب‌سنگ‌های کربن‌دار تنها حدود ۵ درصد از کل شهاب‌سنگ‌ها را تشکیل می‌دهند که منبع محدودی برای چیزی به این اندازه حیاتی محسوب می‌شود. این کمیابی، گروه‌های تحقیقاتی را که به مطالعه این شهاب‌سنگ‌ها علاقه‌مند هستند، دلسرد کرده و به همین دلیل نمونه‌های موجود بسیار باارزش هستند. بااین‌حال، بررسی‌های صورت‌گرفته در کمربند سیارکی و منظومه شمسی داخلی نشان داده‌اند که سیارک‌هایی که این شهاب‌سنگ‌ها از آن‌ها نشأت می‌گیرند، مانند «بنو» و «ریگو»، در واقع رایج هستند.

بیشتر شهاب‌سنگ‌ها از خانواده‌هایی ناشی می‌شوند که می‌توان آن‌ها را با سیارک‌هایی که پیش‌تر از کمربند اصلی خارج شده و به سمت محدوده درونی منظومه شمسی حرکت کرده‌اند، مرتبط دانست. مدل‌های مربوط به این مهاجرت‌ها نشان می‌دهند که حدود ۵۰ درصد از اجسام برخوردکننده با جو زمین باید غنی از کربن باشند.

توضیح واضح این است که اجسام غنی از کربن نسبت به سایر انواع شهاب‌سنگ‌ها ضعیف‌تر هستند و احتمال بیشتری دارد که در جو بسوزند. اما کاهش تعداد شهاب‌سنگ‌های کربن‌دار از ۵۰ درصد به ۵ درصد بسیار قابل توجه است.

دکتر «هادرین دوویلپوآ» از دانشگاه کورتین بخشی از تیمی است که به بررسی معما پرداخته است. او و همکارانش با استفاده از نمونه‌ای شامل ۷۹۸۲ شهاب‌سنگ و داده‌های دوربین‌هایی که تقریباً ۸۰۰۰ جسم را در حال ورود به جو مشاهده کرده‌اند، به ویژه در مناطق بیابانی، سعی کردند تا وضعیت فعلی را بررسی کنند.

تیم پژوهشی متوجه شد که شهاب‌سنگ‌های کربن‌دار به‌مراتب نادرتر از آنچه معمولاً تصور می‌شود، تنها ۴ درصد از نمونه‌ها را تشکیل می‌دهند. سیارک‌هایی که این شهاب‌سنگ‌ها از آن‌ها نشأت می‌گیرند، در جو زمین رایج‌تر هستند، اما نه به اندازه‌ای که بررسی‌های قبلی نشان می‌دهند. این تفاوت به این دلیل است که قبل از ورود به جو، سیارک‌های کربن‌دار بیشتر احتمال دارد به تکه‌های کوچکی شکسته شوند که نمی‌توانند باعث ایجاد آذرگوی شوند و بنابراین به زمین نمی‌رسند.

دکتر دوویلپوآ در بیانیه‌ای گفت: «از مدت‌ها پیش به این نتیجه رسیده بودیم که مواد ضعیف و کربنی نمی‌توانند به راحتی وارد جو زمین شوند. نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که بسیاری از این شهاب‌سنگ‌ها حتی به مرحله ورود به جو هم نمی‌رسند؛ زیرا در نزدیکی خورشید، به دلیل گرما بارها و بارها دچار شکستگی می‌شوند.»

تیم پژوهشی آسیب‌پذیری اجسام کربنی در برابر قرارگیری درمعرض گرما را به وجود مواد فرار نسبت می‌دهد. سیارک‌های کربنی ممکن است بتوانند گذر نسبتاً نزدیک به خورشید را تحمل کنند، اما قرارگیری مکرر در معرض گرما، حتی در فاصله‌های مشابه زمین تا زهره، آن‌ها را ضعیف می‌کند. گرمای خورشید و جو زمین مانند یک فیلتر دوگانه عمل می‌کند که ورود هر جسم غنی از کربن به سطح زمین را دشوار می‌سازد.

این موضوع توضیح می‌دهد که چرا وقتی یک شهاب‌سنگ «کندریت کربن‌دار» جدید پیدا می‌شود، اینقدر هیجان وجود دارد. دکتر «پاتریک شوبِر» از رصدخانه پاریس گفت: «شهاب‌سنگ‌های غنی از کربن یکی از ابتدایی‌ترین مواد شیمیایی هستند که می‌توانیم مطالعه کنیم. آن‌ها شامل آب، مولکول‌های آلی و حتی آمینواسیدها هستند.»

دوویلپوآ توضیح داد که یافته‌های تحقیق ممکن است از نظر بررسی ظرفیت شهاب‌سنگ‌ها برای ایجاد حیات، اهمیت چندانی نداشته باشد. او اشاره کرد که بقایای سیارک‌ها پس از شکسته‌شدن توسط خورشید، هنوز در مدار خود باقی می‌مانند و بسیاری از آن‌ها به شکل گرد و غبار به جو زمین برخورد می‌کنند. هر آبی که این اجسام حمل می‌کنند، در جو جذب می‌شود و در نهایت به شکل باران می‌بارد. دوویلپوآ گفت: «از نظر انتقال آب مهم نیست که آیا جسم بزرگ است یا شکسته شده.» اما او مطمئن نیست که آیا آمینواسیدها نیز در این شرایط زنده خواهند ماند یا نه.

رهگیری مدارها همچنین نشان داد سیارک‌هایی که به‌دلیل گذر نزدیک از کنار یک سیاره دچار اختلال گرانشی شده‌اند، به‌طور خاص ضعیف هستند. بااین‌حال، دوویلپوآ گفت تیم هنوز نتوانسته است دلیل این مسئله را کشف کند.

محققان از روی سرعت اجسام برخوردی به جو، متوجه تاثیر فیلتر خورشیدی شدند. از مدت‌ها پیش فرض شده است که سرعت بالا احتمال سوختن یک جسم را قبل از رسیدن به زمین افزایش می‌دهد. به همین دلیل هم خدمه «آپولو ۱۳» باید از ورود به جو در زاویه‌ی خیلی تند پرهیز می‌کردند. دوویلپوآ توضیح داد: «اجسامی که به خورشید نزدیک‌تر هستند، احتمال بیشتری دارند که با سرعت بالاتری به زمین برخورد کنند.» با توجه به اینکه خورشید قبلاً سیارک‌های ضعیف‌تر را حذف کرده است، آن‌هایی که توانسته‌اند چنین مدارهایی را تحمل کنند نیز احتمال بیشتری دارند که از جو عبور کنند.

دوویلپوآ همچنین اشاره کرد که یافته‌ها ممکن است پیامدهایی برای دفاع سیاره‌ای داشته باشد. سیارک‌های کربنی بسیار تیره‌تر از بقیه هستند و احتمالاً تعداد بیشتری از آن‌ها در نزدیکی خورشید وجود دارند که قابل مشاهده نیستند. درک تعداد آن‌ها می‌تواند به ما کمک کند تا ریسک‌های مرتبط با آن‌ها را بهتر ارزیابی کنیم.

تحقیق در نشریه Nature Astronomy منتشر شده است.