معمای مدرن : خروج اکسیژن از دنباله دار باستانی

[Interstellar]

فضاپیمای روزتا اکسیژن مولکولی را در گازهای بیرون جهیده از دنباله دار 67p کشف کرده است .
این کشف کنجکاو برانگیز باعث شده دانشمندان درباره ی محتوای اولیه منظومه ی شمسی تجدید نظر کنند.
چیزی که منجمان را سردرگم کرده است این است که چرا اکسیژن در طول شکل گیری منظومه ی شمسی نابود نشده بود. اکسیژن مولکولی شدیدا با هیدروژن واکنش نشان میدهد که در زمان پیدایش خورشید و سیارات به فراوانی وجود داشته است. مدل های امروزی منظومه ی شمسی بیان میکند که اکسیژن مولکولی قبل از پیدایش این دنباله دارها بایستی نابود میشد ، در حدود 4،6 میلیارد سال پیش.

در حالی که مطالعات نشان میدهد که در مدل سازی منظومه ی شمسی بایستی تجدید نظر صورت بگیرد ، بیلر محقق این زمینه از دانشگاه میشیگان و همکارش کاترین آلتوگ از دانشگاه برن که هر دو دانشمندان شهاب سنگ شناس می باشند نه مدل سازان حرفه ای میگویند نمیتوانند حدس بزنند که دقیقا چه چیزی بایستی در مدل سازی ها تغییر کند. 

در این میان دانشمندان در حال تلاش برای یافتن اکسیژن مولکولی در دنباله دار هالی در مشاهدات و یافته های فضاپیمای گیوتر 1986 میباشند. 

تنها دنباله دار دیگری که از نزدیک توسط فضاپیما مشاهده شده است. خطوط طیفی اکسیژن خیلی ضعیف هستند تا بتوانند از زمین دیده شوند . این به این معنی است که هرچند اکسیژن مولکولی میتواند در دنباله دارهای دیگر عادی باشد اما این هنوز فعلا در حد یک نظریه است و فعلا راهی برای تایید این تئوری وجود ندارد.

روزتا بیش از یکسال به دنبال این دنباله دار 67p بوده است این دنباله دار در یک مدار به دور خورشید حرکت میکند و از نزدیکی مدار مریخ عبور کرده و سپس به منطقه ی خارج از منظومه ی شمسی باز میگردد. در این مدت روزتا عناصر زیادی را در ابرهای اطراف دنباله دار کشف کرد .عناصری مانند آب ، کربن مونوکسید ، کربن دی اکسید ، این عناصر برای دیگر دنباله دارهایی که دانشمندان رصد کرده اند عادی میباشند. 
اما اکسیژن مولکولی اصلا چیزی قابل انتظار نبود . طبق گفته ی دانشمندان طیف سنج روزتا این عنصر را به مدت 6 ماه بین سپتامبر 2014 و مارس 2015 کشف کرد و دانشمندان سال ها وقت را صرف تشخیص این کردند که آیا این تشخیص اکسیژن یک ایراد فنی بوده است یا نه. 
آن ها مشاهده کردند زمانی که فضاپیما نزدیک دنباله دار بود اکسیژن چگال تر بود و زمانی که فضاپیما از دنباله دار دور شده‌بود اکسیژن غلظت کمتر داشت و به نظر میرسید که اکسیژن در حال دنبال کردن دنباله دار است و در اندازه ی ثابتی باقی مانده‌است. حتی زمانی که 67p لایه ی بیرونی خود را به طرف خورشید پرتاب کرده است. با تایید شدن این تشخیص دانشمندان از خود پرسیدند که در درجه ی اول چطور اکسیژن به این دنباله دار رسیده‌است ؟

نظریه های در حال جدال 
دو تئوری اصلی در مورد اینکه چطور اکسیژن به دنباله دار رسیده است وجود دارد : 
اکسیژن به عنوان گاز در داخل دانه های یخ دنباله دار حل شده و نفوذ کرده تا اینکه به عنوان بخشی از ساختار خود دنباله درآمده است. 
مشکلی که در این نظریه وجود دارد این است که اکسیژن مولکولی گازی شکل فقط در چند مورد خاص در خارج از منظومه شمسی یافت میشود ( محققان نمیدانند دقیقا کجا ) و این نشان میدهد که این نوع گاز در سیستم خورشیدی بسیار نادر است و همچنین دانش شیمی نشان میدهد که این عنصر بایستی به آب مایع تبدیل شود نه اینکه همان اکسیژن مولکولی باقی بماند. 
شاید آب مایع در سطح دنباله دار زمانی که ذرات پر انرژی رادیو اکتیو سطح گازی دنباله دار را بمباران کرده اند متلاشی شده باشد. 
در مراحل مختلف آب مایع ، که از اتم هی هیدروژن و اکسیژن تشکیل شده است میتوانستند به اکسیژن مولکولی تبدیل شده باشند و سپس در حفره های یخی نفوذ کرده باشند ، طبق گفته ی بیلز. 
این نوع از فرایند میتواند عامل تشکیل اکسیژن مولکولی باشد که در نزدیکی های قمر مشتری و زحل یافت شده است که در این صورت این قمرها توسط ذرات پر انرژی سیارات غول پیکر گازی مورد حمله قرار گرفته اند که باعث تشکیل لایه های سنگین انرژی در اطراف آن ها شده است ولی دنباله دار روزتا این مورد منبع تابش سریع و نزدیک را ندارد. 
اما اکسیژن مولکولی به طریقی وارد این دنباله دار شده‌ است و دانشمندان احتمال میدهند که قبل از شکل گیری منظومه ی شمسی حدود 4،5 میلیارد سال پیش بایستی به وجود آمده باشند . شاید ذرات پر انرژی گازهای اولیه خورشید را ( ابرهایی به نام سحابی تاریک که عامل پیدایش خورشید بوده است ) بمباران کرده اند و در آن آب را به صورت اکسیژن هیدروژن و هلیوم تجزیه کرده اند. 
این نظریه توسط برآوردهای به دست آمده از دنباله دار 67p تقویت میشود که بسیاری از مواد و عناصر در داخل آن به قبل از پیدایش منظومه ی شمسی برمیگردد و حتی قبل تر از آن -که ترکیبات سحابی تاریک (سحابی شکل دهنده ی منظومه ی شمسی ) است. 
مترجم : آیدا صفری
منبع : space.com