دانشمندان زمین و آسمان را برای یافتن سرنخ هایی از تاریخ آب و هوای سیاره ما جستجو می کنند. فوران های آتشفشانی قوی و پایدار می تواند آب و هوا را برای مدت طولانی تغییر دهد و خروجی خورشید می تواند آب و هوای زمین را طی میلیون ها سال تغییر دهد.
اما ابرهای هیدروژنی بین ستاره ای چطور؟ آیا این مناطق از گاز و غبار می توانند آب و هوای زمین را در هنگام برخورد سیاره تغییر دهند؟
ابرهای بین ستاره ای همه یکسان نیستند. برخی پراکنده هستند، در حالی که برخی بسیار متراکم تر هستند. تحقیقات جدید در Nature Astronomy می گوید که منظومه شمسی ما ممکن است دو یا سه میلیون سال پیش از یکی از ابرهای متراکم عبور کرده باشد.
این اثر می تواند شیمی جو زمین را تغییر داده و بر شکل گیری ابرها و آب و هوا تأثیر بگذارد.
این تحقیق ‘ممکن است قرار گرفتن در معرض مستقیم زمین با محیط سرد متراکم بین ستاره ای ۲-۳ Myr پیش باشد.‘ نویسنده اصلی، مراو اوفر از موسسه رادکلیف برای مطالعات پیشرفته در دانشگاه هاروارد و گروه نجوم در دانشگاه بوستون است.
‘نتایج ما پنجره جدیدی را به رابطه بین تکامل حیات روی زمین و همسایگی کیهانی ما باز می کند.’ – آوی لوب، یکی از نویسندگان موسسه تئوری و محاسبات دانشگاه هاروارد
خورشید در حال حرکت در حفره بزرگی در محیط بین ستاره ای (ISM) به نام حباب محلی است. در داخل LB، خروجی خورشیدی خورشید پیله ای به نام هلیوسفر ایجاد می کند. از منظومه شمسی در برابر تشعشعات کیهانی محافظت می کند.
در داخل LB، چیزی فراتر از خورشید وجود دارد. همچنین شامل ستارگان دیگر و ابر بین ستاره ای محلی (LIC) است. خورشید از طریق LIC در حال حرکت است و چند هزار سال دیگر آن را ترک خواهد کرد. LIC خیلی متراکم نیست.
اما در چند میلیون سال گذشته، همانطور که خورشید از حباب محلی عبور کرده است، با ابرهایی مواجه شده است که چگالی بسیار بیشتری نسبت به LIC دارند. محققان تأثیر این برخوردها را بر توانایی خورشید در تراشیدن پیله برای منظومه شمسی و تأثیر آن بر روی زمین بررسی کردند.
ستارهها حرکت میکنند و اکنون این مقاله نشان میدهد که نه تنها حرکت میکنند، بلکه با تغییرات شدیدی مواجه میشوند. – مراو اوفر، استاد نجوم، کالج هنر و علوم BU
‘در اینجا نشان می دهیم که در ISM که خورشید در چند میلیون سال گذشته از آن عبور کرده است، ابرهای سرد و فشرده ای وجود دارد که می تواند به شدت بر هلیوسفر تأثیر بگذارد. ما سناریویی را بررسی می کنیم که به موجب آن منظومه شمسی از یک ابر گازی سرد عبور کرده است. چند میلیون سال پیش’ اوفر و همکارانش می نویسند.
بیشتر چیزی که خورشید از آن عبور می کند ISM نازک است. خورشید به طور مداوم در ISM نازک بدون تأثیر حرکت می کند.
این ابرها در اطراف خورشید فراوان هستند اما چگالی آن بسیار کم است که هلیوسفر را تا فواصل دور منقبض می کند.
با این حال، ابرهای متراکم تر در ISM به اندازه کافی متراکم هستند که به طور چشمگیری بر هلیوسفر محافظ تأثیر می گذارند.
آنها می نویسند: «ISM در مجاورت منظومه شمسی همچنین دارای چند ابر نادر، متراکم و سرد است که به آنها نوار محلی ابرهای سرد می گویند.
یکی از ابرهای موجود در آن نوار، Local Leo Cold Cloud (LLCC) نام دارد. این یکی از بزرگترین ابرهای موجود در روبان است و ستارهشناسان آن را به طور گسترده مورد مطالعه قرار دادهاند. آنها چگالی و دمای آن را می دانند. محققان به ابرهای دیگر در نوار توجه چندانی نکردهاند، اما انتظار دارند که آنها مشابه باشند.
نویسندگان این مقاله می گویند که احتمال کمی وجود دارد، حدود ۱.۳٪، که خورشید از دم LLCC عبور کرده است.
آنها می نویسند: ‘ما آن بخش را سیاهگوش محلی ابرهای سرد (LxCCs) می نامیم. LxCC ها تقریباً نیمی از کل جرم LRCC را نشان می دهند و نسبت به LLCC که به خوبی مطالعه شده تر هستند، حجیم تر هستند.’
سوالاتی در مورد ماهیت این ابرها در گذشته وجود دارد.
نویسندگان می نویسند: ‘توجه داشته باشید که این ابرها ساختارهای غیرعادی و غیرقابل توضیحی در ISM هستند و منشا و فیزیک آنها به خوبی درک نشده است.’ کار آنها بر این فرض استوار است که آنها در طول ۲ میلیون سال از زمان مواجهه ادعایی تغییر اساسی نکرده اند.
‘ما در اینجا فرض کردهایم که این ابرها در طول ۲ تا Myr گذشته هیچ تغییر اساسی نداشتهاند، اگرچه کار آینده ممکن است بینش بیشتری در مورد تکامل آنها ارائه دهد.’
محققان از شبیهسازیهایی برای مطالعه تأثیر ابرهای متراکم بر روی هلیوسفر و در نتیجه، سیاره ما استفاده کردند. آنها می گویند که چگالی هیدروژن ابر به خورشید فشار آورده و هلیوسفر را کوچکتر از مدار زمین به دور خورشید کوچک می کند.
هم خورشید و هم ماه را با ISM متراکم و سرد در تماس قرار داد. آنها توضیح می دهند: «چنین رویدادی ممکن است تأثیر شگرفی بر آب و هوای زمین داشته باشد.
این رویارویی با حضور رادیو ایزوتوپ ۶۰ Fe بر روی زمین پشتیبانی می شود. ۶۰Fe عمدتاً در ابرنواخترها تولید می شود و نیمه عمر آن ۲.۶ میلیون سال است.
تحقیقات قبلی ۶۰Fe را با یک انفجار ابرنواختری مرتبط میدانست، جایی که در دانههای غبار فرو میرود و سپس به زمین تحویل میشود. در ماه نیز وجود دارد. ۲۴۴Pu در همان زمان تحویل داده شد، همچنین در جهش ابرنواخترها.
در حالی که ابهامات زیادی وجود دارد، محققان می گویند رسوب ۶۰ Fe بر روی زمین با عبور فرضی منظومه شمسی ما از یک ابر متراکم که هلیوسفر محافظ را فشرده کرده و به ایزوتوپ ها اجازه می دهد به زمین برسند، همسو است.
آنها می نویسند: ‘سناریوی پیشنهادی ما با شواهد زمین شناسی ایزوتوپ های ۶۰Fe و ۲۴۴Pu موافق است که زمین در آن دوره در تماس مستقیم با ISM بوده است.’
اما اگر یک ابرنواختر ایزوتوپهای رادیویی را تحویل میداد، باید بسیار نزدیک بود، و شواهد دیگر منبع ابرنواختر را رد میکنند.
نویسندگان توضیح می دهند: ‘انفجار ابرنواختری نزدیک با مدل اخیر تشکیل حباب محلی در تضاد است.’ این سناریو نیازی به جذب ۶۰Fe و ۲۴۴Pu در ذرات غباری ندارد که آنها را به طور خاص به زمین میرساند، مانند سناریوی انفجار ابرنواخترهای نزدیک.
سوالی که در قلب این موضوع وجود دارد این است که این موضوع چگونه بر روی زمین تأثیر گذاشته است؟
مطالعه عمیق پیامدها خارج از محدوده این تحقیق است. این تیم در مورد برخی احتمالات اظهار نظر کرد، در حالی که همچنین هشدار داد که تحقیقات بسیار کمی در مورد این موضوع انجام شده است.
آثار بسیار کمی اثرات اقلیمی چنین برخوردهایی را به صورت کمی در زمینه برخورد با ابرهای مولکولی غولپیکر بررسی کردهاند. برخی استدلال میکنند که چنین چگالیهای بالایی میتواند لایه ازن را در اتمسفر میانی (۵۰ تا ۱۰۰ کیلومتری) تهی کند و در نهایت آب را خنک کند. زمین» می نویسند.
این یک جهش است، اما برخی تحقیقات نشان میدهند که این سرد شدن میتواند به رشد گونههای ما کمک کند.
آنها می نویسند: ‘فرضیه این است که ظهور گونه ما، هومو ساپینس، با نیاز به سازگاری با تغییرات آب و هوایی شکل گرفته است. با کوچک شدن هلیوسفر، زمین مستقیماً در معرض ISM قرار گرفت.’
آنها در جمع بندی به ما یادآوری می کنند که احتمال وقوع این برخورد کم است. اما صفر نیست.
اوفر، استاد نجوم کالج هنر و علوم BU و عضو مرکز فیزیک فضایی دانشگاه، گفت: ‘ستارگان حرکت می کنند و اکنون این مقاله نه تنها حرکت آنها را نشان می دهد، بلکه با تغییرات شدیدی روبرو می شوند.’
اگرچه همزمانی حرکت گذشته خورشید با این ابرهای کمیاب واقعاً قابل توجه است، اما ماهیت متلاطم ISM و اندازه زاویه ای کوچک فعلی این ابرها به این معنی است که بیضی خطای مکان گذشته بسیار بزرگتر از ابرها است و هیچ چیز دیگری وجود ندارد. آنها در نتیجه گیری خود می نویسند، احتمال برخورد آنها کم است.
این به کارهای آینده بستگی دارد که بیشتر در این موضوع کاوش کنند.
حتی اگر این برخورد خاص اتفاق نیفتاده باشد، تحقیقات همچنان جذاب است. به نظر میرسد تعداد متغیرهای گیجکنندهای وجود دارد که به ما منجر شده است، و تصور اینکه عبور از میان ابرهای متراکم در ISM در مقطعی نقشی را ایفا کرده است چندان طولانی نیست.
آوی لوب، مدیر مؤسسه تئوری و محاسبات دانشگاه هاروارد و نویسنده همکار در این مقاله گفت: «به ندرت همسایگی کیهانی ما فراتر از منظومه شمسی بر زندگی روی زمین تأثیر می گذارد.
کشف اینکه عبور ما از میان ابرهای متراکم چند میلیون سال پیش میتوانست زمین را در معرض جریان بسیار بزرگتری از پرتوهای کیهانی و اتمهای هیدروژن قرار دهد، هیجانانگیز است. نتایج ما دریچه جدیدی را به رابطه بین تکامل حیات روی زمین باز میکند. و همسایگی کیهانی ما
نویسندگان نتیجه میگیرند: «امیدواریم کار فعلی ما انگیزهای برای کارهای آینده باشد که اثرات آب و هوایی را به دلیل برخورد هلیوسفر با LRCC و پیامدهای احتمالی برای تکامل روی زمین شرح میدهند.»
این مقاله در ابتدا توسط Universe Today منتشر شده است. مقاله اصلی را بخوانید.
