شهاب سنگ چیست؟

آیا تابه‌حال در یک شب صاف، به آسمان نگاه کرده‌اید؟ آیا پیش آمده است که ناگهان رگه‌ای از نور را که برای لحظاتی آشکار و سپس ناپدید می‌شود، ببینید؟ اگر چنین چیزی را مشاهده کردید، بهتر است سریعاً آرزو کنید! در افسانه‌ها آمده است که هنگام دیدن شهاب‌ها، آرزو‌ها برآورده می‌شوند. البته چنین کارکردی بسیار جذاب، اما کمی غیرواقع‌گرایانه است؛ بنابراین در این مقاله می‌خواهیم بررسی کنیم که شهاب سنگ چیست و از کجا می‌آید؟ با دیجیاتو همراه باشید.

هر جرم کوچک طبیعی که از فضای بین‌سیاره‌ای بیاید و بتواند از شرایط سخت اتمسفر زمین عبور کند و به سطح زمین برسد، «Meteorite» یا «شهاب سنگ» نامیده می‌شود. شهاب‌سنگ‌ها آخرین مرحله از سنگ‌های فضایی هستند که در راه سقوط به زمین، نجات می‌یابند. این اجرام قبل از اینکه تبدیل به شهاب‌سنگ شوند، شهاب و حتی قبل از آن، شهاب‌واره بودند.

درواقع این جرم‌های کوچک تا زمانی که در فضا سرگردان باشند، «شهاب‌واره» نام دارند؛ زمانی که در مسیر زمین قرار می‌گیرند و به جو وارد می‌شوند، با برخورد به جو زمین، در اثر عوامل مختلفی مانند اصطکاک، فشار و فعل و انفعالات شیمیایی با گاز‌های اتمسفر، می‌سوزند و با گاز درخشانی که برای لحظاتی آنها را محاصره می‌کند، می‌درخشند که این درخشش به‌عنوان «Meteor»، «شهاب» یا «ستاره ثاقب» شناخته می‌شود. وقتی این شهاب‌ها در اتمسفر زمین می‌سوزند و به قطعات کوچک‌تری تبدیل می‌شوند، تعداد زیادی از آنها به زمین برخورد می‌کنند و شهاب سنگ‌ها را به‌وجود می‌آورند.

اندازه شهاب سنگ‌ها چقدر است؟

اگر این اجرام بسیار کوچک و در حد غبار باشند، به‌عنوان «ریزشهاب‌سنگ» (Micrometeorite) شناخته می‌شوند. ۹۹ درصد زباله‌های فضایی که روی زمین سقوط می‌کنند، از این نوع هستند. به‌علاوه، این اجرام روزانه ۵۰ تن از اجرامی را که از فضا روی زمین سقوط می‌کنند، شامل می‌شود.

برخی شهاب‌سنگ‌ها نیز کمی بزرگ‌تر، به‌اندازه چند سانتی‌متر هستند و البته سقوطشان خرابی به‌بار نمی‌آورد. برخی از شهاب سنگ‌ها نیز به‌اندازه یک تخته‌سنگ هستند. این سنگ‌های بزرگ به‌ندرت به زمین سقوط می‌کنند و در اثر برخوردشان، ممکن است خرابی‌های زیادی به‌بار بیاید.

تا به امروز، بزرگ‌ترین شهابسنگی که کشف شده است، «شهاب‌سنگ هوبا» (Hoba) نام دارد. این شهاب‌سنگ که وزنی بیش از ۶۰ تن دارد، در سال ۱۹۲۰ میلادی/۱۲۹۸ خورشیدی در نامیبیا کشف شد. شهاب سنگ هوبا به‌قدری بزرگ و سنگین است که از زمان کشف‌اش هنوز کسی آن را جابه‌جا نکرده است.

بیشتر شهاب‌سنگ‌هایی که روی زمین پیدا می‌شوند، از سیارک‌های متلاشی‌شده آمده‌اند؛ مخصوصاً سیارک‌هایی که در کمربند سیارکی بین مریخ و مشتری به دور خورشید می‌چرخند. این سیارک‌ها یا بر اثر برهم‌کنش‌های گرانشی با سایر اجرام، از مدارشان خارج می‌شوند یا بر اثر برخورد با یکدیگر، به‌طور تصادفی در مسیر برخورد با زمین قرار می‌گیرند.

همچنین برخی از شهاب‌سنگ‌ها از ماه و مریخ نیز به زمین راه پیدا می‌کنند. به گفته دانشمندان، فقط ۰.۲ درصد از شهاب‌سنگ‌ها از مریخ و ماه به زمین رسیده‌اند. پژوهشگران احتمال می‌دهند که این شهاب‌سنگ‌ها با برخورد شهاب سنگ‌هایی به ماه و مریخ و پرتاب تکه‌سنگ‌های این کره‌ها به بیرون فضا ایجاد شده و در مسیر زمین قرار گرفته‌اند. علاوه‌براین، دانشمندان احتمال می‌دهند که شهاب‌سنگ‌هایی نیز از عطارد و زهره به زمین می‌رسند که البته تاکنون شواهدی از آنها پیدا نشده است.

چگونه می‌فهمیم شهاب سنگ‌ها از کجا آمده‌اند؟

بیشتر شهاب‌سنگ‌ها شبیه به سنگ‌های روی زمین هستند، با این تفاوت که لایه بیرونی آنها تیره‌تر است. با ورود شهاب‌سنگ‌ها به زمین، لایه بیرونی آنها بر اثر اصطکاک با جو زمین می‌سوزد و لایه بیرونی آنها رنگ سوخته و تیره‌ای به خود می‌گیرد. این فرایند که به «فرسایش حرارتی» شناخته می‌شود، سطح شهاب سنگ را سخت و صیقلی می‌کند و با توجه به ترکیبات شیمیایی آن، بافت خاصی روی سطح شهاب سنگ ایجاد می‌کند. علاوه‌براین، برخی شهاب‌سنگ‌ها حاوی آهن هستند و آهن‌ربا به آنها می‌چسبد.

بااین‌حال، پژوهشگران با چند روش دقیق‌تر می‌توانند منشأ شهاب سنگ‌ها را پیدا کنند. آنها می‌توانند با استفاده از تصاویر ثبت‌شده از سقوط شهاب‌سنگ‌ها، مدار و مسیر آنها را محاسبه کنند. همچنین می‌توانند ترکیبات شیمیایی شهاب‌سنگ‌ها را با سیارک‌های مختلف مقایسه کنند. به عنوان مثال، داخل شهاب‌سنگ‌های مریخی (Martian meteorites) حباب‌هایی از هوای این سیاره به دام افتاده است که با مقایسه ترکیبات این حباب‌ها با اتمسفر مریخ می‌توان به هویت آنها پی برد. به‌همین‌ترتیب، شهاب‌سنگ‌های ماه (Lunar meteorites) باید شبیه به نمونه‌هایی باشند که فضانوردان آپولو به زمین آورده‌اند و با مقایسه ترکیبات شیمیایی آنها، پژوهشگران می‌توانند شهاب سنگ‌های ماه را تشخیص دهند.

دانشمندان همچنین می‌توانند عمر این سنگ‌ها را پیدا کنند؛ به عنوان مثال، تا امروز قدیمی‌ترین آنها ۴.۶ میلیارد سال عمر دارد.

شهاب‌سنگ‌ها به‌طور کلی، به سه دسته سنگی، آهنی و سنگی-آهنی تقسیم می‌شوند که نسبت سیلیکات به آلیاژ نیکل-آهن درون آنها را نشان می‌دهد. هر دسته از شهاب‌سنگ‌ها، با توجه به ترکیبات شیمیایی و ساختار آنها، به چندین زیردسته مختلف تقسیم می‌شوند. این زیردسته‌ها ممکن است منشأ یکسانی داشته باشند.

این نوع از شهاب‌سنگ‌ها عمدتاً از کانی‌های سیلیکات تشکیل شده‌اند. شهاب‌سنگ‌های سنگی ۹۴ درصد از تمام شهاب‌سنگ‌های روی زمین را تشکیل می‌دهند و به دو دسته اصلی «کندریت‌ها» و «آکندریت‌ها» تقسیم می‌شوند. کندریت‌ها نیز در دو گروه معمولی و کربن‌دار دسته‌بندی می‌شوند.

کندریت‌های معمولی رایج‌ترین نوع شهاب سنگ‌های سنگی هستند که ۸۶ درصد تمام شهاب سنگ‌های روی زمین را تشکیل می‌دهند. کندریت‌ها به‌دلیل وجود قطرات سخت گدازه در آنها که «کندرول» نامیده می‌شود، چنین نامی گرفته‌اند. کندریت‌ها با ذرات کوچک غبار از سیارک‌هایی که ۴.۵ میلیارد سال پیش شکل گرفته‌اند، ساخته شده‌اند.

از آنجایی که کندریت‌ها هم‌زمان با شکل‌گیری منظومه شمسی، تشکیل شدند، بررسی آنها راهی است تا بتوان تکامل منظومه شمسی را مطالعه کرد. کندریت‌های معمولی نیز براساس مقدار آهن درون آنها تقسیم‌بندی می‌شوند: کندریت اچ، کندریت ال و کندریت ال‌ال. کندریت اچ مقدار بالایی آهن درون خود دارد. کندریت ال مقدار کمی آهن دارد و در کندریت ال‌ال به‌طور کلی میزان کمی فلز وجود دارد.

کندریت‌های کربن‌دار بسیار نادرتر از کندریت‌های معمولی هستند و احتمالاً در ابتدای شکل‌گیری منظومه شمسی، جایی بسیار دورتر از خورشید به‌وجود آمده باشند. همان‌طور که از نامشان پیداست، کندریت‌های کربن‌دار مولکول‌های کربنی زیادی مثل آمینو‌اسید‌ها (که مولکولی زیستی است) در خود دارند. به‌علاوه، این شهاب‌سنگ‌ها شامل مولکول‌های دیگری مثل آب و مواد شکل‌گرفته با آب نیز می‌شوند.

درست مثل کندریت‌های معمولی، کندریت‌های کربن‌دار نیز طبق ترکیبات شیمیایی‌شان دسته‌بندی می‌شوند، با این تفاوت که علاوه بر حرف C برای کربن آنها، با اولین حرفِ اولین شهاب سنگ یافت‌شده از نوع خود نام‌گذاری می‌شوند. کندریت‌های CI بعد از شهاب سنگ ایوونا (Ivuna) که در سال ۱۳۱۷ خورشیدی در تانزانیا به زمین برخورد کرد، نامیده شده‌اند. این کندریت‌ها مملو از کربن و خاک رس هستند.

البته کندریت‌های کربن‌دار با حرف اول مکان اکتشاف آنها نیز نام‌گذاری می‌شوند. کندریت‌های CV پس از شهاب سنگی نامیده شده‌اند که در سال ۱۲۹۹ خورشیدی در نزدیکی شهر ویگارانو، ایتالیا به زمین برخورد کرد. منجمان احتمال می‌دهند که این دسته، قدیمی‌ترین شهاب‌سنگ‌هایی هستند که شکل گرفته‌اند و حتی عمرشان از منظومه شمسی نیز بیشتر است. آنها احتمال می‌دهند که این سنگ‌ها با انفجاری ابرنواختری در نزدیکی منظومه شمسی و قبل از شکل‌گیری آن، ایجاد شده و به سیاره ما راه پیدا کرده‌اند.

بالاخره بعد از گروه‌های مختلف کندریت‌ها، نوبت به آکندریت‌ها می‌رسد؛ این شهاب‌سنگ‌ها برخلاف کندریت‌ها، قطرات گدازه در ساختار خود ندارند و فقط سه درصد از تمام شهاب‌سنگ‌های شناخته‌شده را تشکیل می‌دهند و به همین دلیل بسیار نادر هستند. شهاب سنگ‌های ماه اغلب از نوع آکندریت هستند.

شهاب‌سنگ‌های آهنی تقریبا ۵ درصد از تمام شهاب‌سنگ‌های روی زمین را تشکیل می‌دهند. عمده ساختار آنها از آلیاژ آهن-نیکل متراکم است و شامل دو دسته مواد معدنی کاماسیت و تاینیت می‌شوند. منشأ شهاب‌سنگ‌های آهنی از هسته‌های خرده‌سیاره‌هاست. گفته می‌شود که آهن موجود در شهاب‌سنگ‌های آهنی یکی از نخستین منابع آهن قابل استفاده برای انسان بوده است. شهاب‌سنگ هوبا از نوع آهنی است.

شهاب‌سنگ‌های سنگی-آهنی تقریباً یک درصد از تمام شهاب‌سنگ‌های روی زمین را تشکیل می‌دهند و حاوی تقریباً نسبت مساوی از مواد فلزی و سیلیکات هستند. این شهاب‌سنگ‌ها کمتر از ۲ درصد از تمام شهاب‌سنگ‌های شناخته‌شده را شامل می‌شوند و درواقع بسیار نادر هستند.

یکی از انواع شهاب‌سنگ‌های آهن-سنگی «پالازیت‌ها» هستند. پالازیت‌ها از شبکه‌ای از فلز‌های آهن و نیکل تشکیل شده‌اند که یک کانی سیلیکات مایل به سبز به نام «الیوین» را احاطه کرده است. پالازیت‌ها احتمالاً زمانی تشکیل می‌شوند که گوشته غنی از الیوین یک سیارک با هسته فلزی آن مخلوط می‌شود. «مزوسیدریت‌ها» نیز نوع دیگرشهاب‌سنگ‌های آهن-سنگی هستند که از مخلوطی از آهن-نیکل و بازالت تشکیل شده و احتمالاً از برخورد دو سیارک به‌وجود آمده‌اند.

بیشترین شهاب سنگ‌ها در کجا سقوط می‌کنند؟

پژوهش‌ها نشان می‌دهند که تقریباً ۱۷هزار شهاب سنگ در هر سال به سطح زمین برخورد می‌کنند. اما این عدد از کجا به‌دست آمده است؟

تخمین‌های فعلی از موادی که به سطح زمین می‌افتند، براساس شبکه‌های نظارتی شهاب سنگ روی سطح زمین هستند. اما این شبکه‌ها بسیار محدودند. دانشمندان برای شناسایی دقیق‌تر میزان شهاب‌سنگ‌ها، در قطب جنوب به‌دنبال آنها می‌گردند. علت این است که یافتن این سنگ‌ها در زمین برفی و یخ‌زده قطب جنوب ساده‌تر است.

با دانستن تعداد شهاب‌سنگ‌هایی که به قطب جنوب برخورد می‌کنند، می‌توان آمار این برخورد‌ها را برای کل زمین محاسبه کرد. اما نباید نتیجه گرفت که شهاب سنگ‌ها در قطب جنوب بیشتر سقوط می‌کنند. درواقع، هرچه به استوا نزدیک‌تر شویم، احتمال سقوط شهاب‌سنگ‌ها بیشتر می‌شود.

بیشترین برخورد‌های شهاب سنگ در نواحی استوایی رخ می‌دهند. تخمین‌ها نشان می‌دهد که ریسک برخورد شهاب‌سنگ‌های بزرگ در استوا ۱۲ درصد بیشتر و در قطب‌های زمین ۲۷ درصد درصد کمتر از باقی نواحی زمین است.

شهاب‌سنگ‌ها با نیروی بسیار زیادی از اتمسفر عبور می‌کنند و به سطح زمین می‌رسند. هرچه این شهاب‌سنگ‌ها بزرگ‌تر باشند، دهانه بزرگ‌تری نیز از خود باقی می‌گذارند. دهانه شهاب سنگ «بارینگر» در ایالت آریزونای آمریکا یکی از معروف‌ترین دهانه برخوردی است که روی زمین وجود دارد.

حدود ۵۰ هزار سال پیش، شهاب سنگی به وزن ۳۰۰ هزار تن با نیرویی برابر با ۲.۵ میلیون تن TNT به زمین برخورد کرد. در اثر این برخورد، دهانه‌ای به قطر یک کیلومتر و عمق ۲۳۰ متر بر جای مانده است. تکه‌هایی که از این برخورد باقی‌مانده، نشان می‌دهد که این یک شهاب سنگ آهنی بوده است. بیش از صد دهانه برخوردی روی زمین شناسایی شده که احتمالاً معروف‌ترین آنها دهانه «چیکسولاب» در مکزیک است. با اینکه تقریباً نیمی از این دهانه در زیر آب‌های خلیج مکزیک پنهان است، اما می‌توان به‌راحتی آن را دید.

دهانه چیکسولاب که ۱۰ کیلومتر قطر دارد، یکی از بزرگ‌ترین دهانه‌های برخوردی روی زمین است. پژوهشگران احتمال می‌دهند که برخورد این شهاب سنگ در ۶۵ میلیون سال پیش، یکی از دلایل انقراض دایناسور‌ها باشد.

بارش شهابی هنگام عبور سیاره زمین از میان توده‌ای از شهاب‌واره‌ها اتفاق می‌افتد. در این پدیده، تعداد زیادی شهاب‌واره در جو زمین می‌سوزند که درحقیقت به آنها شهاب گفته می‌شود. هر بارش شهابی در زمان مشخص و ناحیه مشخصی از آسمان اتفاق می‌افتد که به این ناحیه «کانون بارش» گفته می‌شود. جهت حرکت شهاب‌ها متفاوت است ولی به‌دلیل دورنمای سه‌بعدی، برای ما چنین به‌نظر می‌رسد که تمام شهاب‌هایی که از یک راستا می‌آیند یا به عبارتی از یک نقطه گسیل می‌شوند.

بارش‌های شهابی عموماً براساس نام ستاره یا صورت فلکی نزدیک به محل ظاهر شدن شهاب‌ها در آسمان، نام‌گذاری می‌شوند. ازجمله معروف‌ترین بارش‌های شهابی می‌توان به «بارش برساوشی» اشاره کرد. این بارش شهابی محبوب را از ۲۷ تیر تا ۳ شهریور می‌توانید رصد کنید. بیشینه این بارش در ۲۲ مرداد اتفاق می‌افتد.