شواهد جدید نشان میدهد مغناطیس منظومهٔ شمسی نقشی فراتر از انتظار در مراحل نخستین شکلگیری خورشید داشته است. بررسی ذرات غنی از کلسیم و آلومینیوم (CAI) در شهابسنگ DOM 08006 حاکی از وجود میدان مغناطیسی قوی—تقریباً 12 برابر میدان کنونی زمین—در نخستین صدها هزار سال شکلگیری سامانه بوده است.
کشفی از دلِ قدیمیترین مواد منظومهٔ شمسی
پژوهشگران با بررسی گروهکهای CAI محبوس در شهابسنگ DOM 08006، که در سال 2008 از قطب جنوب بازیابی شد، دریافتند این ذرات مانند «بایگانی فسیلی» میدانهای مغناطیسی اوایل منظومهٔ شمسی را در خود نگه داشتهاند. CAIها احتمالاً ظرف نخستین 200000 سال پس از آغاز فرایند شکلگیری پدید آمدهاند و بنابراین ارزش بالایی برای بازسازی شرایط اولیهٔ سحابی خورشیدی دارند. افزون بر این، ثبت میدان در این نمونهها امکان بازسازی شدت و جهت میدان در آن زمان را فراهم میکند.
شدت میدان مغناطیسی و تبیین نقش آن
اندازهگیریهای مغناطیسی روی CAIها نشان میدهد شدت میدان حدود 12 برابر میدان زمین بوده است. چنین میدان قدرتمندی میتوانسته تأثیر قابلتوجهی بر دینامیک گاز در دیسک پیشسیارهای داشته باشد؛ از جمله تسهیل انتقال جرم به سمت مرکز و کمک به تختشدن ابر اولیه در تبدیل آن به دیسک حول ستارهٔ نوپا.
اهمیت این نتایج برای مفهومِ مغناطیس منظومهٔ شمسی
- پیش از این گرانش عمدهترین عاملِ تختشدن سحابی خورشیدی محسوب میشد؛ حالا شواهد نشان میدهد میدانهای مغناطیسی نیز نقشی کلیدی ایفا کردهاند.
- وجود میدانِ قوی در فازهای بسیار اولیه به این معناست که باید مدلهای شکلگیری ستاره و دیسک را با ورود مؤلفههای مغناطیسی بازطراحی کرد.
- ثبت میدان در بازهٔ زمانی حدود 200000 سال پس از آغاز شکلگیری، چارچوب زمانی تأثیرات مغناطیسی را به دورهای زودتر منتقل میکند و بر درکِ چگونگی تجمع مواد و انتقال جرم اثرگذار است.
چگونه میدان مغناطیسی در مواد ثبت میشود
وقتی گاز و ذرات باردار در ابر در حال فروپاشی میچرخند، جریانهای الکتریکی و در پی آن میدان مغناطیسی تولید میشود. مواد مغناطیسی داخل ذرات، مانند فِرو-مادهها، این میدان را بهصورت مغناطش باقیمانده ثبت میکنند. پژوهشگران با جدا کردن نمونههای CAI، تعیین ترکیب شیمیایی و اندازهگیریهای دقیق مغناطشی قادر شدند قدرت و جهت میدانِ آن زمان را بازسازی کنند.
پیوستگی با مطالعات پیشین
گروهی از پژوهشگران قبلاً شواهدی از میدان مغناطیسی در حدود 2 میلیون سال پس از آغاز شکلگیری یافته بودند؛ یافتهٔ جدید نشان میدهد میدانهای قابلتوجه حتی در نخستین 200000 سال نیز حضور داشتهاند. نتایج این پژوهش در نشریهٔ PNAS منتشر شده است.
پیامدها برای مدلهای شکلگیری منظومهٔ شمسی
این یافتهها میگوید مدلهایی که تنها گرانش را عامل تعیینکننده در نظر میگیرند، ناکافیاند. برای بازتولید فرآیندهای واقعی باید میدانهای مغناطیسی در شبیهسازیهای هیدرودینامیکی-مغناطیسی (MHD) وارد شوند تا مواردی مانند انتقال جرم، نرخ رشد ستارهٔ مرکزی و تجمع ذرات اولیه بهدرستی مدلسازی شوند. به گفتهٔ کاوئه بورلینا از دانشگاه پردو، «برای فهم کامل نحوهٔ شکلگیری خورشید و سیارات، میدانهای مغناطیسی باید جزو عوامل اصلی در نظر گرفته شوند.»
سؤالات باز و مسیر پژوهشهای آینده
هنوز معلوم نیست چه مکانیسمهایی میدان را در آن مقطع تقویت کرده و این میدان چگونه در مقیاسهای مختلف زمانی و مکانی دیسک تأثیر گذاشته است. پژوهشهای آینده باید نمونههای بیشتری را شامل انواع متنوع CAIها و شهابسنگهای بسیار اولیه بررسی کنند و مدلهای عددی MHD را برای همخوانی با دادههای مشاهداتی توسعه دهند.
این کشف نشان میدهد دفترچهٔ اولیهٔ منظومهٔ شمسی در دل ذرات کوچک و بازمانده از آن دوران محفوظ مانده است؛ ذراتی که اکنون امکان ترسیم تصویر دقیقتری از تولد خورشید و آغاز شکلگیری سیارات را فراهم میآورند.
منابع و مطالعات مرتبط: مقالات منتشرشده در PNAS، معرفی دیسک پیشسیارهای و مروری بر CAI.
