كم عمر الشمس وكيف استطاع العلماء حسابه؟

1 إجابة واحدة

قد يعتقد معظمنا أن الشمس من النجوم العملاقة الحجم لكنها في الواقع تصنف ضمن النجوم متوسطة الحجم والحرارة، وتبعد عن الأرض مسافة 600 ألف كم، أي إن أردت أن تصل إليها بطائرة ركاب ستحتاج إلى 19 سنة متواصلة من السفر بمعدل سرعة ثابت طبعًا.

يشكل غازي الهيدروجين والهيليوم أكبر نسبة غازات مكونة للشمس تصل إلى 74.9% للهيدروجين و23.8 للهيليوم، إضافةً إلى بعض النسب الصغيرة من الأكسجين والكربون والنيون والحديد، وقد تجاوز عمر الشمس الآن 4 مليارات و500 مليون سنة تقريبًا، ووفق ما هو متوقع فقد تبقي لموتها أقل 6 مليارات عام لأنه بالنسبة لنجم بحجمها وكتلتها فإن عمرها المتوقع هو 10 مليارات سنة.

تمكن العلماء من الوصول إلى عمر الشمس بالاعتماد على باقي النظام الشمسي بما يحتويه من عناصر ذات كثافات وتراكيب مختلفة، أي أنهم استفادوا من ما يحتويه الكون من كواكب وكويكبات وأقمار وأجرام حزام كويبر وغيرها، فأثقل العناصر في الجدول الدوري يجب أن تتواجد في عطارد مثلًا مقارنة مع كوكب سيريس، إلا أن ما يجب أن يكون عامًا هو نسب النظائر المختلفة للعناصر.

بمعنىً آخر، يمكن القول أنه عند تشكل الكون كانت نسبة carbon-12 إلى carbon-13 إلى carbon-14 محددة، وبما أن carbon-14 يمتلك عمرًا كونيًا نصفيًا يصل إلى بضعة آلاف من السنين فيجب أن يكون قد زال تمامًا، لكن carbon-12  وcarbon-13 ثابتان ما يعني أنه أينما وجدنا الكربون في النظام الشمسي يجب أن تكون النسب النظائرية نفسها، وهذا ينطبق على جميع النظائر والعناصر الثابتة وغير الثابتة في النظام الشمسي.

وبالاعتماد على أن عمر النظام الشمسي مليارات السنين فيمكن البحث عن العناصر التي تملك نظائر ذات عمر نصفي يصل إلى مليارات السنين، أي كلما زاد عمر النظام الشمسي تضمحل النظائر إشعاعيًا، وبالنظر إلى نسب النواتج المضمحلة مقارنة مع المادة البدائية التي ما زالت موجودة يمكن تحديد كم مضى من الوقت منذ تشكل هذه الأجسام. ولأجل هذا فإن أكثر العناصر التي يمكن الوثوق بها في هذا المجال هي اليورانيوم والثوريوم؛ فنظائر اليورانيوم الطبيعية الأساسية U-238 وU-235 تمتلك نواتج مضمحلة مختلفة ومعدلات اضمحلال مختلفة، لكن كلاهما يحتاجان إلى مليارات السنين، أما بالنسبة للثوريوم، فإن نظيره الشعاعي Th-232 هو الأكثر فائدة.

وبهذا فإن دليل عمر الأرض والنظام الشمسي ككل تم الوصول إليه عبر دراسة النيازك التي سقطت على الأرض مع نظائرها وتراكيز عناصرها، وكان مفتاح البحث هو عنصر الرصاص (Pb) لأن نسبة Pb-207 إلى Pb-206 تتغير مع مرور الوقت حسب اضمحلال U-235 (الذي يؤدي إلى  Pb-207) وU-238 (الذي يؤدي إلى Pb-206)، وباعتبار أن الأرض والنيازك جزء من نفس النظام الشمسي وبافتراض وجود نفس النسب النظائرية البدائية يمكن النظر إلى فلذات الرصاص الأقدم الموجودة على الأرض لحساب عمر مكونات النظام الشمسي.

وقد اعتُبر أن 4.5 مليار عام تقديرًا جيدًا لعمر النظام الشمسي رغم وجود بعض الشكوك بعدة عشرات الملايين من السنوات، إلا أنه يُعتقد أن الشمس أكبر بقليل من ذلك لأن تكونها يجب أن يكون قد حدث قبل تشكل الأجسام الصلبة التي تشكل المكونات الأخرى للنظام الشمسي، حيث يمكن أن تكون الشمس أكبر بعشرات ملايين السنين من أقدم الصخور في النظام الشمسي، أي يمكن أن يصل عمرها تقريبًا إلى 4.6 مليار عام.

أكمل القراءة

هل لديك إجابة على "كم عمر الشمس وكيف استطاع العلماء حسابه؟"؟