حادث كوني كشف للتو الكيمياء الخفية للكواكب العملاقة

لقد أعطى كائن كوني غريب يطلق عليه “الحادث” العلماء لمحة عن جزيء نادر قائم على السيليكون متوقعًا منذ فترة طويلة في أجواء كوكب المشتريو زحل، وغيرها من الكواكب العملاقة.

كان هذا القزم البني القديم الضعيف – صغير جدًا أن يكون نجمًا ، أكبر من أن يكون كوكبًا – غير عادي لدرجة أن فقط تلسكوب جيمس ويب للفضاء يمكن أن يكشف الكيمياء. ضد الاحتمالات ، اكتشف علماء الفلك Silane ، وهو جزيء قد تلاشى كل بحث آخر.

البحث عن السيليكون المفقود

لماذا كان من الصعب اكتشاف السيليكون ، أحد أكثر العناصر وفرة في الكون ، في أجواء كوكب المشتري والزحل وكواكب الغاز المماثلة التي تدور حول النجوم البعيدة؟ دراسة حديثة تعتمد على البيانات من ناساتلسكوب فضاء جيمس ويب يقدم فكرة جديدة. تركز الأبحاث على كائن غريب تم رصده عن طريق الصدفة في عام 2020 ويطلق عليه اسم “الحادث”.

تم الإبلاغ عن النتائج في 4 سبتمبر في المجلة طبيعة.

الحادث يتحدى التوقعات

الحادث هو ما يسميه علماء الفلك قزمًا بنيًا ، وهو مجال من الغاز صغير جدًا بحيث لا يمكن إشعاله كنجم ولكنه كبير جدًا بحيث لا يعتبر كوكبًا. حتى ضمن هذه الفئة غير العادية ، فإنه يبرز. يظهر جوها مزيجًا غريبًا من السمات ، وبعضها موجود عادة في الأقزام البنية الصغيرة وغيرهم يرتبطون عادةً بأصوات أكبر سناً.

بسبب هذا المزيج المربك ، تهرب من تقنيات الكشف القياسية حتى منذ حوالي خمس سنوات، عندما اكتشف المتطوع ذلك أثناء تمشيط بيانات ناسا كجزء من عوالم الفناء الخلفي: الكوكب 9. يسمح مشروع علوم المواطن هذا للمشاركين في جميع أنحاء العالم بالبحث عن الأشياء المخفية باستخدام الصور من المتقاعدين في ناسا Neowise (مستكشف المسح بالأشعة تحت الحمراء على نطاق واسع في الأرض) ، والذي كان يديره مختبر الدفع النفاث التابع لناسا في جنوب كاليفورنيا.

ويب تلسكوب يقيم ما هو غير متوقع

الحادث باهت وغروب لدرجة أن الباحثين يحتاجون إلى أقوى مرصد في ناسا ، ويب ، لدراسة جوها. من بين عدة مفاجآت ، وجدوا أدلة على وجود جزيء لم يتمكنوا من التعرف عليه في البداية. اتضح أنه جزيء سيليكون بسيط يسمى Silane (SIH4). لقد توقع الباحثون منذ فترة طويلة – لكنهم غير قادرين على إيجاد سيلان ليس فقط في عمالقة الغاز في نظامنا الشمسي ، ولكن أيضًا في الآلاف من الأجواء التي تنتمي إلى أقزام بنية ولعمالقة الغاز التي تدور حول النجوم الأخرى. الحادث هو أول كائن من هذا القبيل حيث تم تحديد هذا الجزيء.

العلماء واثقون إلى حد ما من وجود السيليكون في أجواء كوكب المشتري وزحل ولكنه مخفي. مرتبط بالأكسجين ، يشكل السيليكون أكاسيدًا مثل الكوارتز التي يمكنها الغيوم البذور على عمالقة الغاز الساخن ، تحمل تشابهًا مع العواصف الترابية على الأرض. على عمالقة الغاز الباردة مثل كوكب المشتري والزحل ، ستغمر هذه الأنواع من السحب تحت طبقات أخف من بخار الماء والغيوم الأمونيا ، إلى أن تكون أي جزيئات تحتوي على السيليكون عميقة في الغلاف الجوي ، غير مرئية حتى للركض الفضائي التي درست هذين الحوافين عن قرب.

لغز سيلان

افترض بعض الباحثين أيضًا أنه ينبغي العثور على جزيئات أخف من السيليكون ، مثل Silane ، أعلى في هذه الطبقات في الغلاف الجوي ، وتركت وراءها مثل آثار الدقيق على طاولة الخباز. أن مثل هذه الجزيئات لم تظهر في أي مكان إلا في قزم بني واحد ، يقترح شيء ما حول الكيمياء التي تحدث في هذه البيئات.

وقال فهرتي ، الباحث في المتحف الأمريكي للتاريخ الطبيعي في مدينة نيويورك ، ومؤلف قيادي في الدراسة الجديدة: “في بعض الأحيان تكون الأشياء المتطرفة هي التي تساعدنا على فهم ما يحدث في العاديين”.

بقايا كونية قديمة

يقع الحادث على بعد حوالي 50 سنة ضوئية ، من المحتمل أن يكون الحادث قبل 10 مليارات إلى 12 مليار سنة ، مما يجعله أحد أقزام البني التي اكتشفها على الإطلاق. يبلغ عمر الكون حوالي 14 مليار سنة ، وفي ذلك الوقت الذي تطور فيه الحادث ، احتوى الكون في الغالب على الهيدروجين والهيليوم ، مع كميات ضئيلة من العناصر الأخرى ، بما في ذلك السيليكون. على eons ، وعناصر مثل الكربون والنيتروجين والأكسجين مزورة في نوى النجوم ، لذلك الكواكب والنجوم التي تشكلت في الآونة الأخيرة تمتلك المزيد من هذه العناصر.

تؤكد ملاحظات Webb للحادث أن Silane يمكن أن يتشكل في أجواء بنية وأجواء كوكبية. حقيقة أن سيلان يبدو أنه مفقود في الأقزام البنية والكواكب العملاقة الأخرى تشير إلى أنه عندما يكون الأكسجين متاحًا ، فإنه يربط بالسيليكون بمثل هذا المعدل المرتفع وبصورة بسهولة ، لا يتم ترك أي سيليكون تقريبًا للربط بالهيدروجين وتشكيل سيلان.

فلماذا سيلان في الحادث؟ يظن مؤلفو الدراسة ذلك لأن الأكسجين أقل بكثير كان موجودًا في الكون عندما تشكل القزم البني القديم ، مما أدى إلى انخفاض الأكسجين في جوه ليتمسك بكل السيليكون. كان السيليكون المتاح قد ترتبط بالهيدروجين بدلاً من ذلك ، مما يؤدي إلى سيلان.

عالم من المفاجآت

“لم نكن نتطلع إلى حل لغز عن كوكب المشتري وزحل مع هذه الملاحظات” ، قال JPLبيتر آيزنهاردت ، عالم المشروع في مهمة الحكيم (مستكشف المسح بالأشعة تحت الحمراء الحكيم) ، والتي تم إعادة معالجتها لاحقًا باسم Neowise. “القزم البني عبارة عن كرة من الغاز مثل نجمة ، ولكن بدون مفاعل اندماج داخلي ، يصبح الأمر أكثر برودة وأكثر برودة ، مع جو مثل الكواكب العملاقة للغاز. أردنا أن نرى لماذا هذا القزم البني غريب للغاية ، لكننا لم نتوقع سيلان. الكون يستمر في دهشتنا.”

غالبًا ما تكون الأقزام البنية أسهل في الدراسة من الكواكب الخارجية العملاقة للغاز لأن الضوء من كوكب بعيد يغرق في النجم الذي يدور حوله ، بينما يطير الأقزام البني عمومًا منفرداً. و الدروس المستفادة من هذه الأشياء تمتد إلى جميع أنواع الكواكب ، بما في ذلك الكواكب خارج نظامنا الشمسي والتي قد تتميز بعلامات محتملة للموازنة.

التحضير للاكتشافات المستقبلية

وقال فهرتي: “لكي نكون واضحين ، لا نجد الحياة على أقزام بنية”. “ولكن على مستوى عالٍ ، من خلال دراسة كل هذا التنوع والتعقيد في أجواء الكواكب ، فإننا ننشئ العلماء الذين سيتعين عليهم ذات يوم القيام بهذا النوع من التحليل الكيميائي للرواج ، وربما يشبه الأرض.

المرجع: “سلائف السيليكات سيلان التي تم اكتشافها في قزم بني منخفض المعادن الباردة” بقلم جاكلين ك. Kirkpatrick ، ​​Marc Jason Kuchner ، Daniella Carolina Bardalez Gagliuffi ، Peter Eisenhardt ، Christopher R. Gelino ، Eileen C. Gonzales ، Federico Morocco ، Sandy Law ، Nicolas Lodieu ، Sarah L. Casewell ، Pascal Tremblin ، Michael Cushing ، Béjar ، Bartosz Gauza ، Edward Wright ، Mark W. Phillips ، Jun-Yan Zhang و Eduardo L. Martin ، 20 August 2025 ، طبيعة.
الثاني: 10.1038/s41586-025-09369-1

المزيد عن الحكمة ، ويب

قسم من Caltech ، JPL تمكنت وتشغيل الحكمة لمديرية بعثة العلوم التابعة لناسا. تم اختيار المهمة بشكل تنافسي في إطار برنامج المستكشفين التابع لوكالة ناسا يديره مركز جودارد للفضاء بالوكالة في غرينبيلت بولاية ماريلاند. كانت مهمة Neowise مشروع JPL وجامعة أريزونا في توكسون ، بدعم من مكتب تنسيق الدفاع الكوكبي التابع لناسا.

The James Webb Space Telescope هو مرصد علوم الفضاء الرائد في العالم ، وبرنامج دولي بقيادة ناسا مع شركائها ، ESA (وكالة الفضاء الأوروبية) و CSA (وكالة الفضاء الكندية).

لا تفوت اختراقًا أبدًا: انضم إلى النشرة الإخبارية ScitechDaily.