14.2: النيازك - أحجار من السماء
- Page ID
- 197588
أهداف التعلم
في نهاية هذا القسم، ستكون قادرًا على:
- اشرح أصل النيازك والفرق بين النيزك والنيزك
- وصف كيفية العثور على معظم النيازك
- اشرح كيف تختلف النيازك الحجرية البدائية اختلافًا كبيرًا عن الأنواع الأخرى
- اشرح كيف تفيد دراسة النيازك فهمنا لعمر النظام الشمسي.
يُطلق على أي جزء من الحطام بين الكواكب ينجو من غوصه الناري في الغلاف الجوي للأرض اسم نيزك. نادرًا ما تسقط النيازك في أي منطقة واحدة، ولكن على الأرض بأكملها تسقط الآلاف كل عام. بعض النيازك منعزلة، لكن العديد منها عبارة عن أجزاء من التفكك في الغلاف الجوي لجسم واحد أكبر. تحمل هذه الصخور من السماء سجلاً رائعًا لتكوين النظام الشمسي وتاريخه المبكر.
أصل النيازك خارج كوكب الأرض
تم العثور على نيازك عرضية على مر التاريخ، لكن أصلها خارج كوكب الأرض لم يقبله العلماء حتى بداية القرن التاسع عشر. قبل ذلك، تم تجاهل هذه الأحجار الغريبة أو اعتبارها ذات أصل خارق للطبيعة.
تضيع شلالات أقدم النيازك المستردة في ضباب الأساطير. يتحدث عدد من النصوص الدينية عن أحجار من السماء، وصلت أحيانًا في لحظات مناسبة للقضاء على أعداء مؤلفي تلك النصوص. يبدو أن نيزكًا مقدسًا واحدًا على الأقل قد نجا في شكل الكعبة، وهي الحجر الأسود المقدس في مكة الذي يحترمه الإسلام باعتباره من الآثار التي تعود إلى زمن البطاركة - على الرغم من أنه من المفهوم أنه لم يتم إخضاع أي رقاقة من هذا الحجر المقدس لتحليل كيميائي مفصل.
يبدأ التاريخ العلمي الحديث للنيازك في أواخر القرن الثامن عشر، عندما اقترح عدد قليل من العلماء أن بعض الأحجار ذات المظهر الغريب لها تركيبة وبنية غريبة لدرجة أنها ربما لم تكن من أصل أرضي. لم يتم قبول فكرة «سقوط الأحجار من السماء» فعليًا إلا بعد أن قام فريق علمي بقيادة الفيزيائي الفرنسي جان باتيست بيوت بالتحقيق في سقوط تمت ملاحظته جيدًا في عام 1803.
تقع النيازك أحيانًا في مجموعات أو حمامات. يحدث هذا السقوط عندما يتفكك جسم واحد أكبر أثناء مروره العنيف عبر الغلاف الجوي. من المهم أن نتذكر أن مثل هذا الدش من النيازك لا علاقة له بدش النيزك. لم يتم العثور على أي نيازك مرتبطة بزخات النيزك. مهما كان المصدر النهائي للنيازك، لا يبدو أنها تأتي من المذنبات أو تيارات الجسيمات المرتبطة بها.
شلالات واكتشافات النيزك
تم العثور على النيازك بطريقتين. أولاً، يُلاحظ أحيانًا أن النيازك الساطعة (الكرات النارية) تخترق الغلاف الجوي إلى ارتفاعات منخفضة. إذا بحثنا في المنطقة الواقعة أسفل النقطة التي احترقت فيها كرة النار، فقد نجد بقايا واحدة أو أكثر وصلت إلى الأرض. وبعبارة أخرى، قد يؤدي سقوط النيزك الملحوظ إلى استعادة النيازك الساقطة. (حتى أن بعض النيازك أصابت المباني أو، نادرًا جدًا، الأشخاص؛ انظر إجراء الاتصالات: مربع بعض النيازك المذهلة أدناه). أنتجت كرة تشيليابينسك النارية لعام 2013، والتي ناقشناها في الفصل الخاص بالمذنبات والكويكبات: حطام النظام الشمسي، عشرات الآلاف من النيازك الصغيرة، يسهل العثور على الكثير منها لأن هذه الأحجار الداكنة سقطت على الثلج.
ومع ذلك، هناك العديد من الإنذارات الكاذبة حول سقوط النيازك. يستنتج معظم مراقبي كرة النار الساطعة أن جزءًا منها سقط على الأرض، ولكن نادرًا ما يكون هذا هو الحال. تشير المنافذ الإخبارية كل بضعة أشهر إلى تورط نيزك في بدء الحريق. لقد أثبتت مثل هذه القصص دائمًا أنها خاطئة. النيزك بارد في الفضاء، ولا يزال معظم الجزء الداخلي منه باردًا حتى بعد غمره الناري القصير في الغلاف الجوي. من المرجح أن يكتسب النيزك الساقط حديثًا طبقة من الصقيع بدلاً من إشعال النار.
يكتشف الناس أحيانًا صخورًا ذات مظهر غير عادي تتحول إلى نيازك؛ وتسمى هذه الصخور اكتشافات النيازك. الآن بعد أن أصبح الجمهور واعيًا بالنيازك، يتم إرسال العديد من الأجزاء غير العادية، التي لا تتحول جميعها إلى الفضاء، إلى الخبراء كل عام. يقسم بعض العلماء هذه الأشياء إلى فئتين: «النيازك» و «أخطاء النيازك». خارج القارة القطبية الجنوبية (انظر الفقرة التالية)، تظهر النيازك الحقيقية بمتوسط 25 أو نحو ذلك في السنة. ينتهي معظمها في متاحف التاريخ الطبيعي أو مختبرات الأرصاد الجوية المتخصصة في جميع أنحاء العالم (الشكل\(\PageIndex{1}\)).
منذ الثمانينيات، زادت المصادر في أنتاركتيكا بشكل كبير من معرفتنا بالنيازك. تم استعادة أكثر من عشرة آلاف نيزك من القطب الجنوبي نتيجة لحركة الجليد في بعض أجزاء تلك القارة (الشكل\(\PageIndex{1}\)). يتم دفن النيازك التي تسقط في المناطق التي يتراكم فيها الجليد ثم يتم نقلها ببطء إلى مناطق أخرى حيث يتآكل الجليد تدريجيًا. بعد آلاف السنين، وجدت الصخرة نفسها مرة أخرى على السطح، إلى جانب النيازك الأخرى المنقولة إلى هذه المواقع نفسها. وهكذا يركز الجليد النيازك التي سقطت على مساحة كبيرة وعلى مدى فترة طويلة من الزمن. بمجرد وصولها إلى السطح، تبرز الصخور على عكس الجليد وبالتالي يسهل اكتشافها مقارنة بأماكن أخرى على كوكبنا الصخري.
بعض النيازك اللافتة للنظر
على الرغم من أن النيازك تسقط بانتظام على سطح الأرض، إلا أن القليل منها له تأثير كبير على الحضارة الإنسانية. هناك الكثير من المياه والأراضي غير المأهولة على كوكبنا لدرجة أن الصخور من الفضاء عادة ما تسقط حيث لا يراها أحد تنزل. ولكن بالنظر إلى عدد النيازك التي تهبط كل عام، قد لا تفاجأ بأن عددًا قليلاً منها ضرب المباني والسيارات وحتى الأشخاص. في سبتمبر 1938، على سبيل المثال، سقط نيزك عبر سطح مرآب إدوارد ماكين، حيث أصبح جزءًا لا يتجزأ من مقعد سيارته بونتياك كوبيه (الشكل\(\PageIndex{3}\)).
في نوفمبر 1982، كان روبرت وواندا دوناهو من ويذرسفيلد بولاية كونيتيكت يشاهدان M*A*S*H* على شاشة التلفزيون عندما جاء نيزك وزنه 6 أرطال وهو يرتد عبر سقفهم، مما أحدث ثقبًا في سقف غرفة المعيشة. بعد القفز، جاء أخيرًا للراحة تحت طاولة غرفة الطعام الخاصة بهم.
حصلت ميشيل كناب البالغة من العمر ثمانية عشر عامًا من بيكسكيل بنيويورك على مفاجأة كبيرة في صباح أحد الأيام في أكتوبر 1992. كانت قد اشترت للتو أول سيارة لها، سيارة جدتها Chevy Malibu عام 1980. لكنها استيقظت لتجد نهايتها الخلفية مشوهة وحفرة في ممر العائلة - بفضل نيزك وزنه 3 أرطال. لم تكن ميشيل متأكدة مما إذا كانت ستتعرض للدمار بسبب فقدان سيارتها أو ستشعر بسعادة غامرة من كل الاهتمام الإعلامي.
في يونيو 1994، كان خوسيه مارتن وزوجته يقودان سيارتهما من مدريد بإسبانيا لقضاء عطلة غولف عندما اصطدم نيزك بحجم قبضة اليد بالزجاج الأمامي لسيارتهما، وارتد عن لوحة القيادة، وكسر إصبع خوسيه الصغير، ثم هبط في المقعد الخلفي. قبل مارتن، كانت آخر شخص معروف بتعرضه لنيزك هو آني هودجز من سيلاكاوغا بولاية ألاباما. في نوفمبر 1954، كانت تنام على الأريكة عندما جاء نيزك عبر السقف، وارتد من جهاز راديو كبير، وضربها أولاً على الذراع ثم على الساق.
أنتجت كرة النار التي انفجرت على ارتفاع حوالي 20 كيلومترًا بالقرب من مدينة تشيليابينسك الروسية في 15 فبراير 2013، دشًا نيزكيًا كبيرًا جدًا، واصطدم عدد قليل جدًا من الصخور الصغيرة بالمباني. ومع ذلك، لا يُعرف عن أي منها إصابة الأشخاص، وكانت النيازك الفردية صغيرة جدًا لدرجة أنها لم تسبب الكثير من الضرر - ناهيك عن الموجة الصدمية من كرة النار المتفجرة، التي كسرت الزجاج في آلاف النوافذ.
تصنيف النيزك
تحتوي النيازك في مجموعاتنا على مجموعة واسعة من المؤلفات والتاريخ، ولكن تقليديًا تم وضعها في ثلاث فئات واسعة. الأولى هي المكاوي، التي تتكون من معدن النيكل والحديد النقي تقريبًا. ثانيًا، الأحجار، وهو المصطلح المستخدم لأي نيزك سيليكات أو صخري. ثالثًا، المكواة الحجرية النادرة المصنوعة (كما يوحي الاسم) من خليط من الحجر والحديد المعدني (الشكل\(\PageIndex{4}\)).
من بين هذه الأنواع الثلاثة، تعتبر المكاوي والمكاوي الحجرية هي الأكثر وضوحًا خارج كوكب الأرض بسبب محتواها المعدني. لا يوجد الحديد النقي أبدًا بشكل طبيعي على الأرض؛ يوجد عمومًا هنا كأكسيد (مدمج كيميائيًا مع الأكسجين) أو خام معدني آخر. لذلك، إذا صادفت يومًا قطعة من الحديد المعدني، فمن المؤكد أنها إما من صنع الإنسان أو نيزك.
تعتبر الأحجار أكثر شيوعًا من المكواة ولكن يصعب التعرف عليها. غالبًا ما يكون التحليل المختبري مطلوبًا لإثبات أن عينة معينة هي بالفعل من أصل خارج كوكب الأرض، خاصة إذا كانت موجودة على الأرض لبعض الوقت وتعرضت للعوامل الجوية. الأحجار الأكثر قيمة من الناحية العلمية هي تلك التي يتم جمعها فور سقوطها، أو عينات أنتاركتيكا المحفوظة في حالة نقية تقريبًا بالجليد.
\(\PageIndex{1}\)يلخص الجدول ترددات حدوث فئات مختلفة من النيازك بين فئات الخريف والبحث وأنتاركتيكا.
| فئة | شلالات (%) | الاكتشافات (%) | أنتاركتيكا (%) |
|---|---|---|---|
| أحجار بدائية | 88 | 51 | 85 |
| أحجار متباينة | 8 | 2 | 12 |
| المكاوي | 3 | 42 | 2 |
| مكاوي حجرية | 1 | 5 | 1 |
أعمار وتركيبات النيازك
لم يقدر العلماء أهميتها الحقيقية إلا بعد قياس أعمار النيازك وتحليل تركيباتها بالتفصيل. تشمل النيازك أقدم المواد وأكثرها بدائية المتاحة للدراسة المباشرة في المختبر. يمكن تحديد أعمار النيازك الحجرية من خلال القياس الدقيق للنظائر المشعة ومنتجات الاضمحلال الخاصة بها. تتراوح أعمار جميع النيازك تقريبًا بين 4.50 و 4.56 مليار سنة، مثل أي عمر قمنا بقياسه في النظام الشمسي. الاستثناءات القليلة الأصغر سنًا هي الصخور النارية التي تم إخراجها من أحداث الحفر على القمر أو المريخ (وشقت طريقها إلى الأرض).
يبلغ متوسط عمر النيازك الأكثر بدائية، المحسوب باستخدام القيم الأكثر دقة المتاحة الآن لنصف العمر الإشعاعي، 4.56 مليار سنة، مع عدم اليقين بأقل من 0.01 مليار سنة. تم أخذ هذه القيمة (التي قمنا بتقريبها إلى 4.5 مليار سنة في هذا الكتاب) لتمثيل عمر النظام الشمسي - الوقت منذ أن تكثفت المواد الصلبة الأولى وبدأت تتشكل في أجسام أكبر.
من السهل استخدام التصنيف التقليدي للنيازك إلى مكاوي وأحجار ومكاوي حجرية لأنه يتضح من الفحص الفئة التي يقع فيها النيزك (على الرغم من أنه قد يكون من الصعب جدًا تمييز الحجر النيزكي عن الصخور الأرضية). ومع ذلك، فإن الأمر الأكثر أهمية من الناحية العلمية هو التمييز بين النيازك البدائية والمتمايزة. النيازك المتمايزة عبارة عن أجزاء من أجسام رئيسية أكبر تم صهرها قبل أن تتفكك، مما يسمح للمواد الأكثر كثافة (مثل المعادن) بالغرق في مراكزها. مثل العديد من الصخور على الأرض، فقد خضعت لدرجة من التعديل الكيميائي، مع تصنيف المواد المختلفة وفقًا للكثافة. تشمل النيازك المتمايزة المكاوي، التي تأتي من النوى المعدنية لأجسامها الأم؛ والمكاوي الحجرية، التي ربما تنشأ في المناطق الواقعة بين قلب معدني وغطاء حجري؛ وبعض الأحجار التي تتكون من مادة الوشاح أو القشرة من أجسامها الأم المتمايزة.
النيازك الأكثر بدائية
للحصول على معلومات حول التاريخ المبكر للنظام الشمسي، ننتقل إلى النيازك البدائية - تلك المصنوعة من مواد لم تتعرض للحرارة أو الضغط الشديد منذ تكوينها. يمكننا أن ننظر إلى طيف ضوء الشمس المنعكس من الكويكبات ومقارنة تركيباتها مع تلك الخاصة بالنيازك البدائية. يشير هذا التحليل إلى أن أجسادهم الأم هي بالتأكيد كويكبات. نظرًا لأنه يُعتقد أن الكويكبات عبارة عن أجزاء متبقية من عملية تكوين النظام الشمسي، فمن المنطقي أنها يجب أن تكون الأجسام الأم للنيازك البدائية.
الغالبية العظمى من النيازك التي تصل إلى الأرض هي أحجار بدائية. يتكون العديد منها من سيليكات رمادية فاتحة اللون مع خلط بعض الحبيبات المعدنية، ولكن هناك أيضًا مجموعة مهمة من الأحجار الداكنة تسمى النيازك الكربونية. كما يوحي اسمها، تحتوي هذه النيازك على الكربون، ولكننا نجد أيضًا العديد من الجزيئات العضوية المعقدة فيها - وهي مواد كيميائية تعتمد على الكربون، والتي تشكل على الأرض اللبنات الكيميائية للحياة. بالإضافة إلى ذلك، يحتوي بعضها على مياه مرتبطة كيميائيًا، والعديد منها مستنفد في الحديد المعدني. تتركز الكويكبات الكربونية (أو من النوع C) في الجزء الخارجي من حزام الكويكبات.
من بين أكثر هذه النيازك فائدة كان نيزك أليندي الذي سقط في المكسيك (انظر الشكل\(\PageIndex{4}\))، ونيزك مورشيسون الذي سقط في أستراليا (كلاهما في عام 1969)، ونيزك بحيرة تاغيش الذي هبط في جرف ثلجي شتوي على بحيرة تاغيش، كندا، في عام 2000. (كانت الأجزاء الهشة من المواد الداكنة من نيزك بحيرة تاغيش مرئية بسهولة مقابل الثلج الأبيض، على الرغم من الخلط بينها وبين فضلات الذئب في البداية.)
يشتهر نيزك مورشيسون (الشكل\(\PageIndex{5}\)) بتنوع المواد الكيميائية العضوية التي أنتجها. معظم مركبات الكربون في النيازك الكربونية عبارة عن مواد معقدة تشبه القطران تتحدى التحليل الدقيق. يحتوي Murchison أيضًا على 16 حمضًا أمينيًا (اللبنات الأساسية للبروتينات)، 11 منها نادرة على الأرض. أكثر ما يلفت الانتباه في هذه الجزيئات العضوية هو أنها تتضمن أعدادًا متساوية مع التماثل الجزيئي لليد اليمنى واليسرى. يمكن أن تحتوي الأحماض الأمينية على أي نوع من التناظر، ولكن كل أشكال الحياة على الأرض تطورت باستخدام الإصدارات اليسرى فقط لصنع البروتينات. يوضح وجود كلا النوعين من الأحماض الأمينية بوضوح أن تلك الموجودة في النيازك لها أصل خارج كوكب الأرض.
تُظهر هذه الأحماض الأمينية التي تحدث بشكل طبيعي والجزيئات العضوية المعقدة الأخرى في مورشيسون - التي تشكلت دون الاستفادة من البيئة الواقية لكوكب الأرض - أن قدرًا كبيرًا من الكيمياء المثيرة للاهتمام يجب أن يكون قد حدث عندما كان النظام الشمسي يتشكل. إذا كان الأمر كذلك، فربما تم تسليم بعض اللبنات الجزيئية للحياة على الأرض لأول مرة بواسطة النيازك والمذنبات البدائية. هذه فكرة مثيرة للاهتمام لأن كوكبنا ربما كان حارًا جدًا بحيث لم تتمكن أي مواد عضوية من البقاء على قيد الحياة في تاريخه المبكر. ولكن بعد تبريد سطح الأرض، كان من الممكن أن تؤدي شظايا الكويكب والمذنب التي قذفتها إلى تجديد إمداداتها من المواد العضوية.
المفاهيم الأساسية والملخص
النيازك هي الحطام من الفضاء (معظمها أجزاء الكويكبات) التي تبقى على قيد الحياة للوصول إلى سطح الأرض. تُسمى النيازك بالاكتشافات أو السقوط وفقًا لكيفية اكتشافها؛ المصدر الأكثر إنتاجية اليوم هو الغطاء الجليدي في أنتاركتيكا. يتم تصنيف النيازك على أنها مكاوي أو مكاوي حجرية أو أحجار وفقًا لتكوينها. معظم الأحجار هي أجسام بدائية، يعود تاريخها إلى أصل النظام الشمسي قبل 4.5 مليار سنة. الأكثر بدائية هي النيازك الكربونية، مثل مورشيسون وأليندي. يمكن أن تحتوي هذه الجزيئات على عدد من الجزيئات العضوية (الغنية بالكربون).
مسرد المصطلحات
- نيزك حديدي
- نيزك يتكون أساسًا من الحديد والنيكل
- نيزك
- جزء من نيزك ينجو من المرور عبر الغلاف الجوي ويصطدم بالأرض
- نيزك حجري
- نيزك يتكون في الغالب من مادة حجرية، إما بدائية أو متباينة
- نيزك حجري وحديد
- نوع من النيزك المتمايز وهو مزيج من مواد النيكل والحديد والسيليكات