یادداشت؛
یادداشت
این سنگ‌ها شاهدان لحظه تولد منظومه شمسی هستند
آناتک برای پاسخ به این پرسش‌ها با دکتر شهریار محمودی، دانشیار گروه آموزشی ژئوشیمی و استاد پترولوژی (سنگ‌شناسی) دانشکده علوم زمین دانشگاه خوارزمی، گفتوگو کرده است.
شهاب‌سنگ دقیقا چیست و چه تفاوتی با سنگ‌های معمولی زمین دارد؟
داستان شهاب‌سنگ‌ها به داستان پیدایش هستی بازمی‌گردد. بر اساس نظریات بنیادی فیزیک، پس از بیگ‌بنگ، سحابی‌های بزرگی شکل گرفتند و در طول چند میلیارد سال، تراکم این سحابی‌ها باعث شکل‌گیری ستاره‌ها شد. ستاره‌ها مانند کارخانه تولید عناصر عمل کردند و در مراحل مختلف، عناصر گوناگونی در آنها شکل گرفت.
در ادامه، این عناصر تحت تأثیر فشار، نیرو و گرمای زیاد به دیسک‌های چرخانی تبدیل شدند که منظومه‌ها را شکل دادند. منظومه شمسی ما نیز یکی از همین منظومه‌هاست. مواد موجود در آن تحت تأثیر نیروی گرانش به سمت یکدیگر کشیده و متراکم شدند و در نهایت خورشید، سیارات و دیگر اجرام منظومه شمسی را شکل دادند.
بخش عمده شهاب‌سنگ‌ها حدود چهار تا پنج میلیارد سال پیش تشکیل شده‌اند؛ البته به‌صورت استثنایی، نمونه‌هایی با سن بسیار بیشتر، حتی حدود ۱۲ میلیارد سال، نیز شناسایی شده‌اند.
این اجرام در منظومه شمسی در حال حرکت‌اند و در مناطقی مانند کمربند‌های سیارکی تمرکز دارند. برخورد میان این اجرام می‌تواند مسیر حرکت آنها را تغییر دهد و اگر قطعه‌ای وارد میدان گرانشی جرمی مانند زمین، ماه یا مریخ شود و در نهایت به سطح آن برسد، به آن شهاب‌سنگ می‌گوییم.
برخی شهاب‌سنگ‌ها نیز در اثر برخورد اجرام بزرگ با سیارات یا سیارک‌ها از سطح آنها جدا شده و به فضا پرتاب می‌شوند. شهاب‌سنگ‌های مریخی و نمونه‌هایی که از سیارک وستا منشأ گرفته‌اند، از این گروه هستند.
تقریبا ۹۹.۹ درصد شهاب‌سنگ‌هایی که می‌شناسیم از منظومه شمسی منشأ گرفته‌اند. تاکنون به‌طور قطعی ثابت نشده است که قطعه‌سنگی از خارج از منظومه شمسی وارد شده و به سطح زمین رسیده باشد، هرچند این احتمال به‌طور کامل منتفی نیست.
چه ویژگی‌های ظاهری یا فیزیکی می‌تواند نشانه اولیه شهاب‌سنگ بودن یک نمونه باشد؟
شهاب‌سنگ‌ها تنوع بسیار زیادی دارند. در کره زمین حدود ۳۷۰۰ نوع سنگ مختلف توسط سنگ‌شناسان نام‌گذاری شده و در مورد شهاب‌سنگ‌ها نیز بیش از هزار نوع با نام‌های مختلف وجود دارد که در گروه‌های گوناگون تقسیم‌بندی شده‌اند. برخی از آنها حتی تنها یک نمونه شناخته‌شده دارند.
با وجود این تنوع، شهاب‌سنگ‌ها ویژگی‌های مشترکی دارند که می‌تواند در شناسایی اولیه آنها مورد توجه قرار گیرد. این قطعات سنگی با سرعت بسیار زیادی از جو زمین عبور کرده و به سطح زمین رسیده‌اند. سرعت و زاویه ورود آنها متفاوت است و هرچه جرم، اندازه یا چگالی یک نمونه بیشتر باشد، سرعت بیشتری پیدا می‌کند.
یکی از ویژگی‌های بسیاری از شهاب‌سنگ‌ها، وجود یک پوسته سوخته یا ذوب‌شده در سطح آنهاست که معمولاً به شکل لایه‌ای بسیار نازک، از چند میکرون تا حداکثر چند دهم میلی‌متر، سطح نمونه را می‌پوشاند.
همچنین هنگام برخورد با سطح زمین، به دلیل سرعت زیاد و نیروی شدیدی که به آنها وارد می‌شود، ممکن است شکستگی، ترک، آثار شوک یا ریزچین‌هایی در ساختارشان ایجاد شود. این ویژگی‌ها توسط کارشناس خبره، هم در بررسی نمونه دستی و هم در مطالعات میکروسکوپی، قابل شناسایی است.
بیشتر این سنگ‌ها به دلیل پوسته‌ای که در سطحشان ایجاد می‌شود و همچنین اکسیدشدن در جو زمین، رنگ نسبتاً تیره‌ای دارند و از قهوه‌ای روشن تا سیاه دیده می‌شوند. نمونه‌های بسیار روشن در میان شهاب‌سنگ‌ها کمیاب‌اند، اما نمی‌توان گفت چنین نمونه‌هایی وجود ندارند.
تشخیص اولیه شهاب‌سنگ حتما به کارشناس نیاز دارد یا افراد عادی هم می‌توانند نمونه‌ای را شناسایی کنند؟
در مرحله شناسایی صحرایی، الزاما نیازی نیست فرد دانش فنی تخصصی داشته باشد. کاوشگرانی هستند که به‌صورت حرفه‌ای این کار را انجام می‌دهند و بر اثر مشاهده نمونه‌های مختلف، چشمشان به ویژگی‌های شهاب‌سنگ‌ها عادت کرده است. بسیاری از نمونه‌هایی که در سراسر دنیا کشف شده‌اند نیز توسط همین کاوشگران و نه زمین‌شناسان حرفه‌ای پیدا شده‌اند؛ زیرا آنها می‌توانند مناطق وسیع‌تری را بررسی کنند و در طول زمان تجربه لازم را به دست آورده‌اند؛ بنابراین اگر فردی با ویژگی‌های ظاهری شهاب‌سنگ‌ها آشنا باشد، نمونه‌های مختلف را در آلبوم‌ها، سایت‌ها یا موزه‌های مربوطه دیده باشد و چشم او به این نمونه‌ها عادت کرده باشد، احتمال پیدا کردن شهاب‌سنگ برای او زیاد است.
اما در مرحله مطالعات، طبقه‌بندی و تعیین منشأ نمونه، حتما به دانش زمین‌شناسی و به‌ویژه سنگ‌شناسی نیاز است. شهاب‌سنگ‌شناسی نیز شاخه تخصصی و جداگانه‌ای از این حوزه است و برای طبقه‌بندی دقیق نمونه‌ها باید دانش تخصصی لازم وجود داشته باشد.
آیا شهاب‌سنگ‌ها طبقه‌بندی خاصی دارند؟ «کندریت» چیست؟
شهاب‌سنگ‌ها طبقه‌بندی‌های مختلفی دارند که سابقه آن به حدود ۷۰ تا ۸۰ سال گذشته بازمی‌گردد. در حال حاضر نیز یک طبقه‌بندی مورد تأیید وجود دارد که مطالعات فیزیکی، میکروسکوپی و شیمیایی نمونه را دربرمی‌گیرد و مورد قبول سنگ‌شناسان است.
در این طبقه‌بندی، شهاب‌سنگ‌ها را می‌توان در دو گروه اصلی فلزی و سنگی قرار داد. بخشی از شهاب‌سنگ‌های سنگی دارای اجسام کروی بسیار ریزی هستند که به آنها «کندرول» گفته می‌شود. این اجسام از رشد کانی‌هایی مانند الیوین و پیروکسن در شرایط خاص فضای اولیه شکل گرفته‌اند.
کندریت‌ها از نخستین سنگ‌های منظومه شمسی به شمار می‌روند و مربوط به مرحله‌ای هستند که اجرام اولیه هنوز به لایه‌های مختلف، مانند هسته، گوشته و پوسته، تفکیک نشده بودند. به همین دلیل، مطالعه آنها می‌تواند اطلاعاتی درباره مواد اولیه تشکیل‌دهنده منظومه شمسی در اختیار ما قرار دهد.
نکته مهم این است که بیش از ۷۵ درصد شهاب‌سنگ‌هایی که در جهان کشف شده‌اند، در گروه کندریت‌ها قرار می‌گیرند و سهم سایر گروه‌های شهاب‌سنگی بسیار کمتر است.
در آزمایشگاه با چه روش‌هایی می‌توان منشأ فضایی یک نمونه را به‌طور قطعی تأیید کرد؟
در مرحله نخست، ویژگی‌های فیزیکی نمونه بررسی می‌شود. وجود پوسته حاصل از عبور از جو، چگالی و همچنین آثار ناشی از برخورد با سطح زمین از جمله مواردی هستند که مورد بررسی قرار می‌گیرند. البته با افزایش قیمت شهاب‌سنگ‌ها، افراد سودجو تلاش می‌کنند این ویژگی‌های ظاهری را با سوزاندن، ذوب‌کردن یا حرارت‌دادن نمونه ایجاد کنند، اما یک پترولوژیست حرفه‌ای می‌تواند آثار حرارت‌دیدگی یا ذوب‌شدن مصنوعی را تشخیص دهد.
اگر ویژگی‌های اولیه احتمال شهاب‌سنگ بودن نمونه را تأیید کند، مرحله میکروسکوپی آغاز می‌شود. از سنگ یک مقطع نازک، حدود ۳۰ میکرونی، تهیه و با میکروسکوپ پلاریزان، که میکروسکوپ تخصصی سنگ‌شناسی است، بررسی می‌شود. در این مرحله ویژگی‌های کانی‌شناسی، بافت سنگ، وجود کندرول‌ها و کانی‌های خاصی که در شهاب‌سنگ‌ها یافت می‌شوند، بررسی می‌شود.
در مرحله بعد، ترکیب شیمیایی نمونه مورد مطالعه قرار می‌گیرد. ترکیب عناصر موجود در شهاب‌سنگ‌ها با ترکیب بخش‌هایی از زمین که در دسترس ماست تفاوت دارد و همین ویژگی می‌تواند در تعیین منشأ و نوع آن مؤثر باشد. این آزمایش باید در آزمایشگاه‌های معتبر و با استاندارد‌های مخصوص شهاب‌سنگ‌ها انجام شود.
در نهایت، با اندازه‌گیری عناصر مختلف و استفاده از نمودار‌های طبقه‌بندی، نرم‌افزار‌ها و مطالعات آماری و ریاضی، نمونه به یکی از گروه‌های شهاب‌سنگی نسبت داده می‌شود. بنابراین، ترکیب ویژگی‌های فیزیکی، مطالعات میکروسکوپی و بررسی دقیق شیمیایی است که مشخص می‌کند یک نمونه شهاب‌سنگ است و به کدام گروه تعلق دارد.
در پژوهش‌هایتان روی نمونه‌های کشف‌شده در کویر شهداد کار کرده‌اید. این مطالعه چه اطلاعاتی در اختیار شما قرار داد؟
شهاب‌سنگ‌ها منطقه خاصی را برای برخورد انتخاب نمی‌کنند و تقریباً به‌طور یکنواخت می‌توانند به نقاط مختلف زمین برخورد کنند. با این حال، مناطقی مانند کویر شهداد به دلیل پوشش گیاهی کم و تفاوت رنگ سطح زمین با شهاب‌سنگ‌ها، برای کشف این اجرام مناسب‌تر هستند و امکان کاوش در آنها بیشتر است.
پس از برخورد شهاب‌سنگ با زمین، فرایند‌های جدیدی آغاز می‌شود و ویژگی‌های جغرافیایی و شیمیایی محیط می‌تواند بر آن اثر بگذارد. به همین دلیل، مطالعه محل برخورد یا «میدان بارش شهاب‌سنگی» در کنار مطالعه خود شهاب‌سنگ اهمیت دارد.
این موضوع از نظر زمین‌شناسی نیز اهمیت دارد؛ زیرا برخی ذخایر بزرگ عناصری مانند نیکل و کروم در جهان به برخورد شهاب‌سنگ‌های عظیم نسبت داده شده‌اند. انرژی حاصل از این برخورد‌ها می‌تواند در پوسته و گوشته زمین تغییراتی ایجاد کند و موجب تمرکز برخی عناصر فلزی در محل برخورد شود.
نتیجه خاصی هم از این تحقیق به دست آمد؟
یکی از نتایج جالب این بود که نمونه‌های شهاب‌سنگی منطقه شهداد با نمونه‌هایی از مناطق بیابانی شیلی مقایسه شدند تا مشخص شود پس از برخورد، چه تغییرات شیمیایی در آنها ایجاد شده است. نتایج نشان داد این شهاب‌سنگ‌ها سرگذشت‌هایی تقریبا مشابه، اما با تفاوت‌هایی ناشی از ویژگی‌های متفاوت محیطی که در آن قرار گرفته‌اند، داشته‌اند.
شهاب‌سنگ‌ها چه اطلاعاتی درباره سن یا شکل‌گیری اولیه منظومه شمسی در اختیار ما می‌گذارند؟
یکی از مهم‌ترین ارزش‌های شهاب‌سنگ‌ها این است که اطلاعاتی درباره بخش‌هایی از زمین در اختیار ما قرار می‌دهند که دسترسی مستقیم به آنها نداریم. عمیق‌ترین حفاری‌های بشر تنها به چند کیلومتر از پوسته زمین دسترسی پیدا کرده‌اند و اطلاعات ما درباره بخش‌های عمیق‌تر، عمدتاً از روش‌های ژئوفیزیکی به دست آمده است.
شهاب‌سنگ‌ها در این زمینه مانند اسناد اولیه تاریخ منظومه شمسی هستند. زمین اولیه نیز از تجمع موادی مانند کندریت‌ها شکل گرفته است. به همین دلیل، زمین‌شناسان می‌توانند با مقایسه سنگ‌های زمینی با کندریت‌ها، تغییراتی را که از زمان شکل‌گیری اولیه زمین تاکنون رخ داده است، بررسی کنند.
در واقع، شهاب‌سنگ‌ها اطلاعاتی درباره تاریخ تشکیل منظومه شمسی، شکل‌گیری زمین، منشأ برخی مواد و حتی بحث‌های مربوط به پیدایش و انقراض حیات در اختیار ما قرار می‌دهند. به بیان ساده، می‌توان آنها را مانند «دفترچه‌هایی» دانست که تاریخ منظومه شمسی و زمین در آنها، به زبان فیزیک و شیمی، ثبت شده است.
برای مثال، یکی از پرسش‌های مهم این است که آیا مواد آلی و عوامل لازم برای شکل‌گیری حیات از خود زمین منشأ گرفته‌اند یا بخشی از آنها از خارج به زمین رسیده‌اند. شهاب‌سنگ‌ها یکی از پایه‌های اصلی پژوهش برای بررسی این پرسش و دیگر نظریه‌های مربوط به شکل‌گیری زمین و حیات هستند.
کویر لوت و مناطق مشابه در ایران چه ظرفیتی برای یافتن و مطالعه شهاب‌سنگ‌ها دارند؟
بسیاری از شهاب‌سنگ‌های مهم جهان حتی روی سطح زمین دیده نشده‌اند و از طریق تصویربرداری‌های دقیق هوایی یا روش‌های ژئوفیزیکی مانند مغناطیس‌سنجی شناسایی شده‌اند. شهاب‌سنگ‌های فلزی نیز به دلیل چگالی بالاتر می‌توانند پس از برخورد، از چند متر تا حتی چند صد متر در زمین نفوذ کنند.
در ایران تاکنون مطالعه‌ای نظام‌مند و ویژه برای شناسایی دهانه‌های برخورد شهاب‌سنگی انجام نشده است. البته تصاویر و نقشه‌برداری‌های هوایی در اختیار داریم و در مطالعات انجام‌شده در منطقه لوت نیز به نتایج امیدوارکننده‌ای رسیده‌ایم. در حال حاضر نیز پژوهش‌هایی برای بررسی مناطقی که احتمال می‌رود محل برخورد شهاب‌سنگ باشند، در حال انجام است.
با توجه به وسعت مناطق بیابانی ایران، کشورمان ظرفیت قابل‌توجهی برای شناسایی و مطالعه آثار برخورد‌های قدیمی شهاب‌سنگی دارد و انجام مطالعات دقیق‌تر می‌تواند از نظر علمی و حتی اقتصادی اهمیت داشته باشد.
اگر فردی در بیابان با سنگی غیرعادی مواجه شود و احتمال دهد شهاب‌سنگ باشد، آن را کجا باید گزارش کند؟
اگر فردی در جریان کاوش یا حتی به‌صورت تفریحی در منطقه‌ای سنگی متفاوت از محیط اطراف پیدا کرد، بهتر است آن را بردارد و به نزدیک‌ترین گروه زمین‌شناسی و سنگ‌شناسی دانشگاه‌ها مراجعه کند. در دانشگاه‌های معتبر کشور، متخصصان زمین‌شناسی و سنگ‌شناسی حضور دارند و می‌توانند نمونه را بررسی کنند.
اگر نمونه شهاب‌سنگ نباشد، معمولا متخصصان می‌توانند نوع آن را مشخص کنند؛ برای مثال ممکن است بازالت، گرانیت یا سنگ دیگری باشد. اما اگر نمونه ویژگی‌های متفاوتی داشته باشد و احتمال شهاب‌سنگ بودن آن مطرح شود، می‌توان آن را برای بررسی تخصصی‌تر به پژوهشگران این حوزه یا انجمن شهاب‌سنگ ایران معرفی کرد.
در این مرحله، مطالعات لازم برای شناسایی نمونه انجام می‌شود و در نهایت مشخص خواهد شد که نمونه واقعا شهاب‌سنگ است یا خیر.
انتهای پیام/
