محققان برای مطالعه اثر برخوردهای بزرگ روی حیات، به بررسی فرآیند برخورد و پی‌آمدهای ناشی از آن پرداختند. ساختار برخوردی خلیج «چزاپیک» (Chesapeake) یکی از بزرگ‌ترین و بهترین حفره‌های برخوردی محفوظ مانده است. 35 میلیون سال پیش، در طی برخوردی عظیم، این حفره به قطر 90 کیلومتر در ایالت ویرجینیای آمریکا به وجود آمد. دانشمندان حفره را به عمق 2 کیلومتر مطالعه کرده‌اند.

به عقیده دانشمندان، جرم برخوردی دو کیلومتر قطر داشته و با سرعتی بیش از 10 کیلومتر بر ثانیه در سپر قاره‌ای آمریکای شمالی به زمین اصابت کرده است. محل برخورد لایه‌‌هایی از سنگ سخت و رسوبات نرم پوشیده با 200 تا 300 متر آب بود.

 تصویر: تصور می‌شود يک جرم دو کیلومتری ساختار برخوردی خلیج چزاپیک را حفر کرده است.

بنا بر گزارش تصویری که زمین‌شناسان با کمک کارگردانان ‌هالیوود از این برخورد تهیه کردند، در طی 20 ثانیه پس از برخورد، شوک حاصل از برخورد، موج عظیمی از آوار را به بیرون فرستاد و یک سونامی به وجود آمد. سنگ‌ها در اثر انرژی حاصل از برخورد، ذوب شده و به سرعت به درون شکاف‌های به وجود آمده در کف حفره روان شدند. در طی این فرآیند،‌ بستر حفره حدود پنج کیلومتر عقب‌نشینی کرد. 40 ثانیه بعد از برخورد،‌ با فرو افتادن دیواره‌های ناپایدار حفره و زمین‌لغزش،‌ یک قطعه بسیار بزرگ گرانیتی به ضخامت 275 متر در درون حفره جای گرفت. شش دقیقه بعد از برخورد، آبی که به بیرون پاشیده شده بود،‌ به دورن حفره جاری شد و رسوبات کنده شده از کف دریا و هر آن‌چه را که از حفره به بیرون پخش شده بود، با خود باز آورد. سنگ‌ریزه‌ها و غباری که وارد جو شده بود نیز فرو نشست. 10 دقیقه بعد از برخورد، مخلوط آب و رسوبات با هجوم به حفره 35 کیلومتری، دیواره‌های پایین افتاده را به بیرون راندند و آن را پر کردند. همچنین، حلقه دیگری از رسوبات در 40 کیلومتری مرکز حفره در آب دریا ته‌نشین شد.

برخورد احتمالا با افزایش دما تا حدود 350 درجه سانتیگراد، هر حیاتی را نابود کرده بود. اما محققان در عمق 4/1 کیلومتری، جایی که سنگ‌ها در اثر برخورد یا پی‌آمدهای آن خرد شده بودند، سلول‌های زنده‌ای را یافتند.

قطعه قطعه و خرد شدن سنگ‌ها، فضایی را که موجودات زنده می‌توانستند در آن حرکت کنند بزرگ‌تر کرد. علاوه بر این،‌ برخورد، مواد کربن‌دار به جای مانده از گیاهان یا سایر اشکال حیات را از سطح به اعماق پایین برد و آب اکسیژن‌دار را به آن مناطق تزریق کرد. این فرآیند شبیه مخلوط کردن خاک باغچه با کود است. هرقدر این ترکیب بهتر مخلوط شود محیط مناسب‌تری برای موجودات زنده فراهم می‌شود.

اهمیت این یافته هنگام جستجوی حیات در جاهایی مانند مریخ روشن می‌شود. سطح مریخ با تابش مرگ‌بار پرتوهای فرا بنفش سوخته است. اما،‌ برخورد اجرام به سطح آن می‌تو‌اند پناه‌گاه زیرزمینی امنی برای حیات فراهم کند.

حدود 4 سال از ماموریت فضاپیمای کاسینی-هویگنس می‌گذرد. سفر کاسینی و همراهش، هویگنس، به زحل 7 سال به طول انجامید. پس از رسیدن به زحل، هویگنس از کاسینی جدا شد و روی سطح تیتان، بزرگ‌ترین قمر زحل فرود آمد. به لطف داد‌ه‌های کاسینی و هویگنس، آن‌چه امروز از منظومه‌ی زحل می‌دانیم بسیار بیش‌تر از گذشته است.

آن‌چه در ادامه‌ می‌بینید تصاویری برگزیده‌ از چند هزار تصویری است که کاسینی در طول ماموریت خود به زمین فرستاده است. تصاویری شگفت‌انگیز از زیبایی‌های زحل، حلقه‌ها و قمر‌های آن.

توجه: حجم تصاویر حدود 1 مگابایت است و بارگذاری آن با اینترنت کم‌سرعت اندکی زمان می‌برد. 

تصاویر برتر تصویر روز نجوم از منظومه‌ی زحل:  

دوشنبه 20 خرداد سال 1387 : حلقه‌های زحل از آنطرف!

سه شنبه 24 اردیبهشت سال 1387 : دهانه‌های باستانی جنوب رئا

دوشنبه 16 اردیبهشت سال 1387 : طوفان مغناطیسی پایدار روی زحل

دوشنبه 12 فروردین سال 1387 : نگاهی نزدیک به خطوط ببری انسلادوس

دوشنبه 05 فروردین سال 1387 : زحل و تیتان از دید کاسینی

دوشنبه 27 اسفند سال 1386 : 30 هزار کیلومتر بر فراز انسلادوس

دوشنبه 22 بهمن سال 1386 : اپیمتئوس، قمر زحل از دید کاسینی

شنبه 08 دی سال 1386 : درخشش فروسرخ زحل

دوشنبه 26 آذر سال 1386 : حلقه های باستانی زحل

02 آبان سال 1386 : حلقه در یک نگاه

سه شنبه 01 آبان سال 1386 : هلال زحل

شنبه 21 مهر سال 1386 : یخ فشان های انسلادوس

18 مهر سال 1386 : دنیای عجیب یک قمر

برای اطلاعات بیش‌تر:  

http://saturn.jpl.nasa.gov/multimedia/images/index.cfm

http://www.boston.com/bigpicture/2008/05/cassini_nears_fouryear_mark.html

وبگاه ماموریت کاسینی

http://www.nasa.gov/mission_pages/cassini/main/index.html

کیهان‌شناسان تلاش می‌کنند برای پخش ماده در جهان الگویی پیدا کنند تا بتوانند گذشته‌ی آن را بهتر بررسی کنند. یافتن الگویی مشخص برای چگونگی توزیع ماده می‌تواند راهنمایی برای حل شدن برخی معماهای بزرگ کیهان‌شناسی باشد.

برخی معتقدند ماده در جهان به صورت همگن پخش شده است و برخی دیگر بر این عقیده‌اند که الگوی پخش ماده به صورت سلسله مراتبی و خوشه‌ای است، درست همانند اشکال فرکتالی (Fractals). تقریبا همه‌ی فیزیک‌دان‌ها با فرکتالی بودن جهان در مقیاس‌های کوچک موافق هستند. میلیاردها ستاره کهکشان‌ها را تشکیل می‌دهند، کهکشان‌ها به همراه هم خوشه‌های کهکشانی را می‌سازند و خوشه‌های کهکشانی با هم ابر خوشه‌های کهکشانی را می‌سازند.

 

اختلاف نظر دانشمندان در مورد مقیاس‌های بزرگ‌تر از ابر خوشه‌ها است. بیش‌تر آن‌ها عقیده دارند در مقیاس‌های بزرگ‌تر، جهان همگن است اما تحقیقات تیم کوچکی از دانشمندان دانشگاه «رم»(Rome) چیز دیگری را نشان ‌می‌دهد: در مقیاس‌های بزرگ‌تر نیز جهان فرکتالی است.

نقشه‌ی سه بعدی

بهترین اطلاعات از چگونگی پخش کهکشان‌ها در عالم از «نقشه‌بردار دیجیتال آسمان اسلوان»(SDSS) به دست آمده است. در سال 2004 تحقیق تیمی از فیزیک‌دانان دانشگاه آریزونا بر روی بیش از 55000 کهکشان و کوازار که SDSS از آن‌ها نقشه‌برداری کرده بود، نشان داد که توزیع کهکشان‌ها در مقیاس‌های بزرگ‌تر از 200 میلیارد سال نوری همگن است.

اما تیم ایتالیایی تحقیق جدید معتقد است که داده‌های آماری برای این نتیجه‌گیری کافی نبوده است. آن‌ها با بررسی داده‌های کنونی SDSS که شامل بیش از 800000 کهکشان و 100000 کوازار است به این نتیجه رسیدند که در مقیاس‌های بزرگ‌تر نیز جهان به صورت خوشه‌ای است.   

 

تحقیق این گروه نشان می‌دهد که جهان در مقیاس 100 میلیون سال نوری به طور آشکاری الگوی فرکتالی دارد اما آن‌ها درباره‌ی مقیاس‌های بیش از 300 میلیون سال نوری تردید دارند.

مدلی وجود ندارد

بسیاری از کیهان‌شناسان درباره‌ی این نظریه جدید بدبین هستند زیرا طبق نظریات برای این که در چنین مقیاس‌هایی ساختارهای خوشه‌ای به وجود بیاید به زمانی بیش از 14 میلیارد سال نیاز است. در نتیجه در چنین مقیاس‌هایی جهان باید همگن باشد.

 بر طبق نظریه‌ی نسبیت عام اینشتین امکان فرکتالی بودن جهان وجود دارد اما در واقعیت، شرایط به وجود آمدن آن بسیار پیچیده است.

تابش باستانی

برای اثبات همگن بودن جهان در مقیاس‌های بزرگ، می‌توان تابش زمینه‌ی کیهان(CMB) را بررسی کرد. این تابش که مربوط به دوران اولیه کیهان است نشان‌ می‌دهد که جهان ابتدایی همگن بوده است. اما چرا این نتایج با نتایج تحقیق جدید همخوانی ندارد؟

یکی از جواب‌‌های احتمالی این است که اندازه‌گیری‌های SDSS خطا دارد. SDSS کهکشان‌ها را به صورت دو بعدی در آسمان نقشه‌برداری و سپس داده‌های مربوط به فاصله را با توجه به سرعت آن‌‌ها محاسبه‌ می‌کند. شاید کهکشان‌های نزدیک به ما به دلیل نیروی جاذبه‌‌ای که به هم وارد می‌کنند سرعت‌هایی داشته باشند که مربوط به انبساط جهان نباشد و ما در اندازه‌گیری‌های خود دچار خطا می‌شویم.

رهبر تیم ایتالیایی معتقد است که چنین خطایی فقط مربوط به کهکشان‌های نزدیک‌تر از 16 میلیون سال نوری است و در مقیاس‌های بزرگ‌تر تاثیری ندارد.

اما فرکتالی بودن جهان در مقیاس‌های بزرگ چه مشکلی به وجود می‌آورد؟ مشکل این است که این الگو مخالف نظریات کنونی در رابطه با گذشته‌ی عالم و قوانین آن است. تحقیقات تکمیلی آینده درستی یا نادرستی نظریات فعلی را مشخص خواهد کرد.

بیشتر بدانیم:

 فرکتال چیست؟

مقاله ویکی پدیای فارسی درباره فرکتال(برخال)  

 پنج‌شنبه‌ی هفته‌ی گذشته، فونیکس(ققنوس) برای نخستین بار بر روی خاک یک سیاره آزمایش شیمیایی مرطوب انجام داد. در این آزمایش آب زمینی با خاک سیاره ترکیب شده و آزمایشاتی بر روی آن انجام می‌شود تا مشخص شود امکان حیات در آن وجود دارد یا خیر. «مایکل هچ» مدیر بخش میکروسکوپ فونیکس می‌گوید:" ما سعی داریم بفهمیم ترکیب شیمیایی خاک چیست، چه موادی در آن حل شده است، اسیدی است یا بازی؟"

«سام کوناوس»، یکی از رهبران پروژه می‌گوید:" خاک این ناحیه با خاک سطحی خشک قطب جنوب زمین شباهت دارد و میزان قلیایی بودن آن قابل توجه است. در این نقطه‌ی خاص، حدود 2.5 سانتی‌متر زیر سطح، ‌‌‌pH خاک بین 8 تا 9 است. نمک‌های مختلفی یافت شده‌اند که هنوز دقیقا تحلیل نشده‌ است اما می‌توان گفت منیزیم، سدیم، پتاسیم و کلر در بین آن‌ها یافت می‌شود."

تصویر: خاکی که برای آزمایش به آزمایشگاه مرطوب برده می‌شود 

وی افزود:" وجود نمک مدرک دیگری برای وجود آب است. همچنین میزان مواد مغذی مورد نیاز برای حیات قابل توجه است. به نظر من مریخ با زمین بیگانه نیست و از نظر ترکیبات معدنی به آن شباهت دارد."

خاک این سیاره شرایط مناسبی برای پرورش حیات دارد. البته هنوز هیچ مدرکی برای اثبات و یا رد وجود حیات در مریخ وجود ندارد.

ابزار دیگر فضاپیما به نام «تگا»(TEGA) نیز در این مدت بیکار نبوده است. این اجاق خاک مریخ را تا 1000 درجه‌ی سانتی‌گراد گرم کرد و گاز‌های خروجی را مورد بررسی قرار داد. تحلیل کامل داده‌های این اجاق بسیار پیچیده و زمان‌بر است اما تحقیقات اولیه موارد جالبی را نشان می‌دهد.

بر طبق داده‌های تگا، خاک مریخ در ناحیه‌ی مورد آزمایش در گذشته با آب برهم‌کنش داشته است. البته مشخص نیست که این برهم‌کنش در همین ناحیه‌‌‌ی قطبی بوده یا این که باد خاک را از جایی دیگر به این‌جا آورده است.

هفته‌ی گذشته نیز عکس‌های مریخ‌نشین وجود یخ را در این سیاره تایید کرد. (در این باره بخوانید.)

پس از گذشت حدود 33 روز از این ماموریت 90 روزه، ماموریت به صورت موفقیت‌آمیزی پیش رفته است. دانشمندان امیدوارند در 60 روز آینده اطلاعات بیش‌تری از حیات و آب در گذشته و حال مریخ به دست آورند. اخبار ماموریت فونیکس را از پایگاه خبری نجوم دنبال کنید.