क्षुद्रग्रह कण बाहरी सौर मंडल की उत्पत्ति पर प्रकाश डालते हैं

एक कमजोर चुंबकीय क्षेत्र ने संभवतः बृहस्पति से नेपच्यून तक बाहरी ग्रह पिंड बनाने के लिए पदार्थ को अंदर की ओर खींच लिया।

दूर स्थित क्षुद्रग्रह के छोटे-छोटे दाने उन चुंबकीय शक्तियों के सुराग बता रहे हैं जिन्होंने 4.6 अरब साल पहले सौर मंडल के सुदूर इलाकों को आकार दिया था।

एमआईटी और अन्य जगहों के वैज्ञानिकों ने क्षुद्रग्रह रयुगु के कणों का विश्लेषण किया है, जिन्हें जापानी एयरोस्पेस एक्सप्लोरेशन एजेंसी (जेएक्सए) के हायाबुसा 2 मिशन द्वारा एकत्र किया गया था और 2020 में पृथ्वी पर वापस लाया गया था। वैज्ञानिकों का मानना ​​​​है कि रयुगु प्रवास से पहले प्रारंभिक सौर मंडल के बाहरी इलाके में बना था। क्षुद्रग्रह बेल्ट की ओर, अंततः पृथ्वी और मंगल के बीच की कक्षा में स्थापित हो जाएगा।

टीम ने किसी प्राचीन चुंबकीय क्षेत्र के संकेतों के लिए रयुगु के कणों का विश्लेषण किया जो क्षुद्रग्रह के पहली बार आकार लेने के समय मौजूद हो सकते हैं। उनके परिणाम बताते हैं कि यदि कोई चुंबकीय क्षेत्र होता तो वह बहुत कमजोर होता। अधिक से अधिक, ऐसा क्षेत्र लगभग 15 माइक्रोटेस्ला का रहा होगा। (पृथ्वी का अपना चुंबकीय क्षेत्र आज लगभग 50 माइक्रोटेस्ला है।)

फिर भी, वैज्ञानिकों का अनुमान है कि इस तरह की निम्न-श्रेणी की क्षेत्र की तीव्रता बाहरी सौर मंडल के क्षुद्रग्रहों को बनाने के लिए प्राइमर्डियल गैस और धूल को एक साथ खींचने के लिए पर्याप्त होगी और संभावित रूप से बृहस्पति से नेप्च्यून तक विशाल ग्रह निर्माण में भूमिका निभाएगी।

टीम के परिणाम, जो आज जर्नल में प्रकाशित हुए हैं एजीयू अग्रिमपहली बार दिखाएं कि दूरस्थ सौर मंडल में संभवतः एक कमजोर चुंबकीय क्षेत्र मौजूद है। वैज्ञानिकों ने जाना है कि एक चुंबकीय क्षेत्र ने आंतरिक सौर मंडल को आकार दिया, जहां पृथ्वी और स्थलीय ग्रहों का निर्माण हुआ। लेकिन अब तक यह स्पष्ट नहीं था कि ऐसा चुंबकीय प्रभाव अधिक सुदूर क्षेत्रों तक फैला है या नहीं।

“हम यह दिखा रहे हैं कि अब जहां भी हम देखते हैं, वहां किसी प्रकार का चुंबकीय क्षेत्र था जो सूर्य और ग्रहों के निर्माण के स्थान पर द्रव्यमान लाने के लिए जिम्मेदार था,” अध्ययन के लेखक और पृथ्वी के प्रोफेसर रॉबर्ट आर. श्रॉक प्रोफेसर बेंजामिन वीस कहते हैं। एमआईटी में ग्रह विज्ञान। “यह अब बाहरी सौर मंडल के ग्रहों पर लागू होता है।”

अध्ययन के मुख्य लेखक एलियास मैन्सबैक पीएचडी '24 हैं, जो अब कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय में पोस्टडॉक हैं। एमआईटी के सह-लेखकों में एडुआर्डो लीमा, सेवरियो कंबियोनी और जोडी रीम के साथ-साथ कैलटेक के माइकल सोवेल और जोसेफ किर्शविंक, हार्वर्ड विश्वविद्यालय के रोजर फू, सिंघुआ विश्वविद्यालय के ज़ू-निंग बाई, कोच्चि एडवांस्ड मरीन कोर के चिसातो अनाई और अत्सुको कोबायाशी शामिल हैं। अनुसंधान संस्थान, और टोक्यो इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के हिरोनोरी हिडाका।

बहुत दूर का मैदान

लगभग 4.6 अरब साल पहले, सौर मंडल का निर्माण अंतरतारकीय गैस और धूल के घने बादल से हुआ था, जो पदार्थ की एक घूमती हुई डिस्क में ढह गया था। इस सामग्री का अधिकांश भाग सूर्य के निर्माण के लिए डिस्क के केंद्र की ओर आकर्षित हुआ। शेष टुकड़ों ने घूमते हुए, आयनित गैस का एक सौर निहारिका बनाया। वैज्ञानिकों को संदेह है कि नवगठित सूर्य और आयनित डिस्क के बीच की बातचीत ने एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न किया जो नेबुला के माध्यम से पिरोया, जिससे अभिवृद्धि को चलाने और ग्रहों, क्षुद्रग्रहों और चंद्रमाओं को बनाने के लिए पदार्थ को अंदर खींचने में मदद मिली।

मैन्सबैक कहते हैं, “सौर मंडल के गठन के लगभग 3 से 4 मिलियन वर्ष बाद यह निहारिका क्षेत्र गायब हो गया, और हम इस बात से रोमांचित हैं कि इसने प्रारंभिक ग्रहों के निर्माण में कैसे भूमिका निभाई।”

वैज्ञानिकों ने पहले निर्धारित किया था कि एक चुंबकीय क्षेत्र पूरे आंतरिक सौर मंडल में मौजूद था – एक ऐसा क्षेत्र जो सूर्य से लगभग 7 खगोलीय इकाइयों (एयू) तक फैला हुआ था, जहां आज बृहस्पति है। (एक एयू सूर्य और पृथ्वी के बीच की दूरी है।) इस आंतरिक निहारिका क्षेत्र की तीव्रता लगभग 50 से 200 माइक्रोटेस्ला के बीच थी, और इसने संभवतः आंतरिक स्थलीय ग्रहों के निर्माण को प्रभावित किया। प्रारंभिक चुंबकीय क्षेत्र के ऐसे अनुमान उल्कापिंडों पर आधारित हैं जो पृथ्वी पर उतरे और माना जाता है कि उनकी उत्पत्ति आंतरिक निहारिका में हुई थी।

मैन्सबैक कहते हैं, “लेकिन यह चुंबकीय क्षेत्र कितनी दूर तक फैला है, और इसने अधिक दूरस्थ क्षेत्रों में क्या भूमिका निभाई है, यह अभी भी अनिश्चित है क्योंकि ऐसे कई नमूने नहीं हैं जो हमें बाहरी सौर मंडल के बारे में बता सकें।”

टेप को रिवाइंड करना

टीम को रयुगु के साथ बाहरी सौर मंडल से नमूनों का विश्लेषण करने का अवसर मिला, एक क्षुद्रग्रह जिसके बारे में माना जाता है कि यह 7 एयू से परे प्रारंभिक बाहरी सौर मंडल में बना था, और अंततः पृथ्वी के निकट कक्षा में लाया गया था। दिसंबर 2020 में, JAXA के हायाबुसा2 मिशन ने क्षुद्रग्रह के नमूने पृथ्वी पर लौटाए, जिससे वैज्ञानिकों को प्रारंभिक दूरस्थ सौर मंडल के संभावित अवशेष पर पहली नज़र मिली।

शोधकर्ताओं ने लौटाए गए नमूनों के कई दाने हासिल किए, जिनमें से प्रत्येक का आकार लगभग एक मिलीमीटर था। उन्होंने कणों को मैग्नेटोमीटर में रखा – वीस की प्रयोगशाला में एक उपकरण जो नमूने के चुंबकत्व की शक्ति और दिशा को मापता है। फिर उन्होंने प्रत्येक नमूने को उत्तरोत्तर विचुंबकित करने के लिए एक वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र लागू किया।

मैन्सबैक बताते हैं, “एक टेप रिकॉर्डर की तरह, हम धीरे-धीरे नमूने के चुंबकीय रिकॉर्ड को रिवाइंड कर रहे हैं।” “फिर हम लगातार रुझानों की तलाश करते हैं जो हमें बताते हैं कि क्या यह चुंबकीय क्षेत्र में बना है।”

उन्होंने निर्धारित किया कि नमूनों में संरक्षित चुंबकीय क्षेत्र का कोई स्पष्ट संकेत नहीं है। इससे पता चलता है कि या तो बाहरी सौर मंडल में जहां क्षुद्रग्रह पहली बार बना वहां कोई नीहारिका क्षेत्र मौजूद नहीं था, या क्षेत्र इतना कमजोर था कि यह क्षुद्रग्रह के कणों में दर्ज नहीं किया गया था। यदि बाद वाला मामला है, तो टीम का अनुमान है कि ऐसे कमजोर क्षेत्र की तीव्रता 15 माइक्रोटेस्ला से अधिक नहीं रही होगी।

शोधकर्ताओं ने पहले अध्ययन किए गए उल्कापिंडों के डेटा की भी दोबारा जांच की। उन्होंने विशेष रूप से “असमूहीकृत कार्बोनेसियस चोंड्रेइट्स” को देखा – उल्कापिंड जिनमें ऐसे गुण होते हैं जो दूरस्थ सौर मंडल में बनने की विशेषता रखते हैं। वैज्ञानिकों ने अनुमान लगाया था कि नमूने इतने पुराने नहीं थे कि सौर निहारिका के गायब होने से पहले उनका निर्माण हुआ हो। नमूनों में शामिल कोई भी चुंबकीय क्षेत्र रिकॉर्ड, नीहारिका क्षेत्र को प्रतिबिंबित नहीं करेगा। लेकिन मैन्सबैक और उनके सहयोगियों ने बारीकी से देखने का फैसला किया।

मैन्सबैक कहते हैं, “हमने इन नमूनों की उम्र का फिर से विश्लेषण किया और पाया कि वे पहले की तुलना में सौर मंडल की शुरुआत के करीब हैं।” “हमें लगता है कि ये नमूने इस दूरस्थ, बाहरी क्षेत्र में बने हैं। और इनमें से एक नमूने में वास्तव में लगभग 5 माइक्रोटेस्ला का सकारात्मक क्षेत्र पता चलता है, जो 15 माइक्रोटेस्ला की ऊपरी सीमा के अनुरूप है।”

नए रयुगु कणों के साथ संयुक्त यह अद्यतन नमूना सुझाव देता है कि बाहरी सौर मंडल, 7 एयू से परे, एक बहुत कमजोर चुंबकीय क्षेत्र की मेजबानी करता है, जो फिर भी बाहरी इलाके से पदार्थ को खींचने के लिए पर्याप्त मजबूत था और अंततः बाहरी ग्रह पिंडों का निर्माण करता है। बृहस्पति से नेपच्यून तक.

“जब आप सूर्य से दूर होते हैं, तो एक कमजोर चुंबकीय क्षेत्र बहुत दूर तक चला जाता है,” वीज़ कहते हैं। “यह भविष्यवाणी की गई थी कि इसे वहां उतना मजबूत होने की आवश्यकता नहीं है, और यही हम देख रहे हैं।”

टीम एक अन्य दूर स्थित क्षुद्रग्रह, बेन्नु के नमूनों के साथ डिस्टल नेब्यूलर फ़ील्ड के अधिक सबूत देखने की योजना बना रही है, जिन्हें सितंबर 2023 में नासा के ओएसआईआरआईएस-आरईएक्स अंतरिक्ष यान द्वारा पृथ्वी पर पहुंचाया गया था।

मैन्सबैक कहते हैं, “बेन्नू काफी हद तक रयुगु जैसा दिखता है, और हम उन नमूनों के पहले नतीजों का बेसब्री से इंतजार कर रहे हैं।”