راز هسته مشتری: فرضیه برخورد غول‌پیکر رد شد، تکامل تدریجی مطرح است

فرضیه جدید: تکامل تدریجی به جای برخورد عظیم

پیش از این، تصور می‌شد که هسته رقیق مشتری، که برخلاف انتظار دانشمندان مرز مشخصی ندارد و به تدریج در لایه‌های هیدروژنی اطراف محو می‌شود، نتیجه یک برخورد عظیم با سیاره‌ای اولیه بوده است. این برخورد فرضی، نیمی از مواد هسته مشتری را در خود داشته و باعث درهم‌آمیختگی بخش مرکزی این غول گازی شده بود.

اما پژوهش جدیدی که توسط محققانی از دانشگاه دورام، ناسا، مؤسسه SETI و CENSSS در دانشگاه اسلو انجام شده، نشان می‌دهد که ترکیب هسته مشتری در واقع به چگونگی جذب عناصر سنگین و سبک توسط سیاره در حال رشد در طول فرآیند شکل‌گیری و تکاملش بازمی‌گردد.

شبیه‌سازی‌های پیشرفته و نتایج شگفت‌انگیز

برای آزمودن فرضیه برخورد عظیم، پژوهشگران از شبیه‌سازی‌های فوق‌پیشرفته ابررایانه‌ای از برخوردهای سیاره‌ای استفاده کردند. این شبیه‌سازی‌ها روی ابررایانه DiRAC COSMA در دانشگاه دورام و با استفاده از نرم‌افزار متن‌باز SWIFT اجرا شدند.

نتایج این شبیه‌سازی‌ها بسیار قابل توجه بود:

• در هیچ‌یک از سناریوهای شبیه‌سازی، حتی در شرایط بسیار افراطی، ساختار هسته رقیق و پایداری ایجاد نشد.
• مواد متراکم سنگ و یخ در هسته که در اثر برخورد جابه‌جا می‌شدند، به سرعت به جای خود بازگشته و مرز مشخصی با لایه‌های بیرونی هیدروژن و هلیوم ایجاد کردند، نه یک منطقه گذار هموار.

توماس ساندنس، نویسنده اصلی مطالعه از دانشگاه دورام، اظهار داشت: «کاوش در اینکه یک سیاره غول‌پیکر مانند مشتری چگونه به یکی از خشن‌ترین رخدادهایی که یک سیاره در حال رشد می‌تواند تجربه کند واکنش نشان می‌دهد، شگفت‌انگیز است. ما در شبیه‌سازی‌هایمان می‌بینیم که این نوع برخورد سیاره را تا عمق هسته‌اش می‌لرزاند اما نه به شکلی که بتواند هسته درون مشتری را که امروز می‌بینیم توضیح دهد.»

زحل و سیارات فراخورشیدی: شواهدی برای تکامل تدریجی

مشتری تنها سیاره‌ای نیست که هسته رقیق دارد. دانشمندان اخیراً شواهدی یافته‌اند که نشان می‌دهد زحل نیز دارای چنین ساختاری است. این کشف، فرضیه تکامل تدریجی را تقویت می‌کند.

لوییس تئودورو از دانشگاه اسلو می‌گوید: «این واقعیت که زحل هم هسته رقیق دارد، این ایده را تقویت می‌کند که این ساختارها نتیجه برخوردهای نادر و با انرژی فوق‌العاده بالا نیستند، بلکه در طول فرآیند طولانی رشد و تکامل سیاره به تدریج شکل می‌گیرند.»

یافته‌های این مطالعه همچنین می‌تواند به درک بهتر سیارات فراخورشیدی هم‌اندازه مشتری و زحل کمک کند. اگر هسته‌های رقیق نتیجه برخوردهای نادر نباشند، احتمالاً بسیاری از این سیارات فراخورشیدی نیز هسته‌های پیچیده مشابهی دارند.

جیکوب کِگِریس، نویسنده همکار مطالعه، افزود: «برخوردهای غول‌آسا بخش مهمی از تاریخ بسیاری از سیاره‌ها هستند، اما آن‌ها نمی‌توانند همه چیز را توضیح دهند! این پروژه همچنین گام دیگری در توسعه روش‌های جدید شبیه‌سازی این رخدادهای فاجعه‌بار با جزئیات هرچه بیشتر را سرعت بخشید و به ما کمک کرد تا همچنان در محدود کردن چگونگی شکل‌گیری این تنوع شگفت‌انگیز از دنیاهایی که در منظومه شمسی و فراتر می‌بینیم پیش برویم.»