گذر زمان در کائنات

● انفجار بزرگ
دانشمندان بر این باورند كه كائنات در ۱۵ بیلیون سال پیش در پی پدیده ای عظیم، به نام بیگ بنگ (انفجار بزرگ) به وجود آمده است. تمامی فضا، زمان، انرژی و موادی كه امروزه جهان ما را تشكیل می دهند در پس این انفجار بزرگ ایجاد شده اند. دنیای پیش از بیگ بنگ یك دنیای بینهایت كوچك، فشرده و داغ بوده است. در نخستین كسرهای ثانیه اول فقط انری وجود داشت.
هنگامی كه دنیا شروع به بزرگ شدن و سرد شدن نمود، چهار نیروی اولیه (گرانش، الكترو مغناطیس، نیروی ضعیف و نیروی قوی پیوندهای هسته ای) ظاهر شدند. كوارك ها و سپس ذرات اتمی و ذرات ضد آنها (ضد مواد) به عرصه پیوستند.
ماده و ضد ماده در مجاورت یكدیگر همدیگر را خنثی كرده(با برتری جزئی ماده نسبت به ضد ماده) و تولید انرژی و ماده اولیه یعنی هیدروژن و هلیوم نمودند. پس مانده ضعیف گرمای ناشی از بیگ بیگ همچنان در سراسر آسمان دیده می شود.
● كهكشانها
در ابتدا توزیع انرژی و ذرات در كل جهان یكسان نبود. این ناهمگونی ها این امكان را به انواع نیروها داد تا بتوانند ذرات را گردآوری و متمركز كنند. این توده سازی و متمركزسازی آغاز شد تا ساختارهای پیچیده تر به وجود آیند.
تمركز ذرات منجر به پدیدار شدن غبارها در آسمان گردید و سپس غبارهای فشرده و متمركز تبدیل به ستاره ها و مجموعه های ستارگان شدند. مجموعه هایی كه به آنها كهكشان می گوییم. از حركت و گردش كهكشانها پیداست كه ستارگان و گازهای پراكنده و غبارها یی كه در یك كهكشان قابل مشاهده هستند تنها یك دهم جرم كل یك كهكشان را تشكیل می دهند و بیشتر جرم یك كهكشان مربوط به بخش غیر قابل مشاهده ایست كه اصطلاحا جرم پنهان خوانده می شود. این بخش نامرئی راز سرنوشت كائنات را در بر گرفته است.
آیا كائنات تا ابد به انبساط خود ادامه خواهد داد یا اینكه در اثر نیروهای گرانشی كه مقدار آن تا به امروز در جرم پنهان مخفی مانده پس از دوره انبساط دوران انقباض را آغاز خواهد نمود.
از دیدگاه توسعه و بسط حیات، آنچه اهمیت دارد این است كه هر كهكشان یك كارخانه ستاره سازیست كه ستاره ها ی خود را از غبارها و ابرهای عظیم تولید می كند. هر ستاره یك كارخانه شیمیاییست كه در آن عناصر سبك به عناصرسنگین تر و پیچیده تر تبدیل می شوند و حیات نیز مجموعه ایست از همین عناصرو مولكول های پیچیده. نوع كهكشانها با محاسبه چگونگی توزیع ستارگان و درخشش یا تاریكی آن مشخص می شود.
● ابرهای عظیم مولكولی
بیشترین ساكنین كهكشانها ابرهای عظیم مولكولی هستند كه مواد اولیه برای تشكیل ستاره ها و سیارات را در بردارند. ابری با ضخامت ۳۰۰ سال نوری (هر سال نوری برابراست با حدود ۱۰ تریلیون كیلومتر) جرم كافی برای ساخت ده هزار تا یك میلیون ستاره، هر یك به اندازه جرم خورشید ما را دارد. ۱۰ درصد از این ابر چگالی كافی برای تشكیل چند صد تا چند هزار ستاره را دارد.عمر این ابرها بین ۱۰ تا ۱۰۰ میلیون سال است و بعد از آن از هم می پاشند.
● تشكیل عناصر در ستارگان
۱) غبارها و تولد ستارگان
گرانش بر ذرات خاصی اثر می گذارد تا مجموعه ای از ذرات را ایجاد نماید كه آنها خود جذب كننده ذرات دیگرند. در شرایط مناسب، گرانش، قدرت غلبه بر نیروهای مخالف خود را پیدا می كند و توده ای از غبار را تولید می كند كه به اندازه كافی، برای آفرینش یك ستاره، فشرده است.
اما این ستاره جوان احتمالا هنوز در نور مرئی آشكار نیست. این ستاره در میان پوششی از غبار غلیظ و مات احاطه شده است. زمانیكه ستاره غبار اطرافش را پراكنده می كند، توسط دوربین های مادون قرمز به صورت نقطه ای سوزان در بین یك ابر غلیظ مولكولی قابل رویت می شود. در نهایت بادهای ستاره ای پس مانده غبارها و ابرها ی مولكولی را كنار می زنند و در این زمان با تلسكوپ های اپتیكال نیزقابل رویت خواهد بود.
۲) ستارگان بالغ و تركیبات هسته ای
ستارگان جوان در عرصه تلاش برای حفظ تعادل بین نیروی گرانش، كه سعی در فرو كشیدن ستاره دارد و فشارهای ناشی از فعل و انفعالات هسته ای درون خود، كه سعی در از هم پاشیدن ستاره دارد قرار می گیرند.
ستاره ها ی بالغ به آن تعادل دست پیدا كرده اند و تقریبا همه عمر خود را در تعادل سپری می كنند.
اندازه ستاره، رنگ آن، درخشش آن و حتی طول عمر آن ارتباط مستقیم با جرم ستاره دارد. ستاره ها یی با جرم كمتراز خورشید ما كوتوله ها ی قرمزی می شوند كه تا چندین بیلیون سال زنده اند. ستاره ای به اندازه خورشید ۱۰ بیلیون سال زندگی می كند و ستاره ها ی غول پیكر همه سوخت هسته ای خود را در ظرف چند میلیون سال با شدت تمام می سوزانند.
ستاره ها همه عمر در هسته خود هیدروژن را سوزانده و به هلیم تبدیل می كنند. در ادامه هلیم نیز به قدری فشرده و داغ می شود كه به عناصر سنگینتر تبدیل می گردد. این چرخه تبدیل ادامه دارد. چرخه ای كه هر لایه آن انر&#۶۴۳۹۵;ی و گرمای بیشتر و بیشتری می طلبد. این انرژی از انفجارهای ناشی از فعل و انفعالات لایه های زیرین تامین و منجر به تشكیل عناصر سنگین و سنگین تر می شود. گرمای زیادی كه در ستاره ایجاد می شود آن را متورم می كند.
۳) مرگ ستاره
در نهایت سوخت هسته ای همه ستارگان روزی تمام می شود. آنها تعادل خود را از دست می دهند طوریكه نیروی گرانش غالب می شود. تفاوت جرم ستارگان باعث تفاوت در مرگ آنها نیزمی شود. ستاره های كم جرم به آرامی باقیمانده سوخت خود را سوزانده و می میرند. ستاره هایی به اندازه خورشید، به سرعت به یك كوتوله سفید به اندازه زمین تبدیل می شوند.
لایه بیرونی ستاره كه از اتمهایی تشكیل شده كه در فرایند تبادلات هسته ای به وجود آمده اند، از آن جدا شده و به شكل ذرات در عرصه بی انتهای آسمان رها می شوند. هسته یك ستاره غول پیكر تقریبا به شكل آنی منفجر می شود. هسته به سمت بیرون پخش میشود و با ذراتی برخورد میكند كه به سمت درون ستاره كشیده شده اند.
این برخورد با تولید انرژی انبوهی همراه است كه هم عناصر سنگین موجود در كائنات را پدیدار می نماید و هم منجر به تكه تكه شدن ستاره می شود. این انفجار ابر نواختر، منشا اولیه همه عناصر سنگین یافت شده در اجرام، ستاره ها، سیاره ها و فضاهای میان كهكشانهاست.
در اعماق سرد فضا، عناصری مانند كربن، اكسیژن و نیتروژن می توانند با عنصر اولیه یعنی هیدروژن تركیب شده و مولكولهای پیچیده ای را بسازند مخصوصا در فضاهای با چگالی و غلظت بالاتر كه امكان برخورد ذرات به یكدیگر بیشتر است.
تعداد بسیار زیادی از انواع مولكولهای پیشرفته، به خصوص مولكولهایی كه اتم كربن در تركیب آنها حضور دارد، در فضای میان ستارگان یافت شده است.
● شكل گیری سیارات
۱) صفحات سیاره ای
مرحله شكل گیری یك سیاره ممكن است كه به صورت یك صفحه درخشنده و یا تاریك در مقابل یك جرم آسمانی درخشان به چشم آید. برخی از این صفحات در انبوه گاز و غبار مخفی و تنها در نور مادون قرمز نمایان می شوند. صفحات سیاره ای دیگر به صورت گرده های ذراتی شبیه به ستاره های دنباله دار دیده می شوند كه در اثر وزش بادهای ستاره ای شكل گرفته اند.
وسعت هر یك از این مناطق سیاره خیز بیش از ۲۰ برابر منظومه شمسی ما است. همه ذرات و مواد موجود در صفحات سیاره ای در یك جهت در حال چرخش به دور یك ستاره می باشند.
محتویات صفحات سیاره ای، شامل مولكول های پیچیده ای است كه برخی از آنها تنها در شرایط موجود دراین گونه صفحات به وجود می آیند و برخی مولكولهایی هستند كه در فضاهای میان ستاره ها و كهكشانها نیز یافت شده اند.
۲) تشكیل اجرام
ضمن گردش صفحات به دور ستاره، گرانش به انبوه این ذرات اجازه تشكیل اجرام كوچك را می دهد. فلزات سنگین و سیلیكاتها در معركه داغ محدوده نزدیك به ستاره نیز دوام می آورند اما ذرات سبك تر و مولكول های فرار از جمله آب و گاز هیدروژن در قسمتهایی از صفحه كه از ستاره دورتر است امكان ادامه حیات دارند.
توده ها ی ذرات سنگین پس از اینكه جرم كافی به دست آوردند شروع به سخت شدن می نمایند و در اثر برخورد و تصادم ذرات با آنها رفته رفته اجرام بزرگی می شوند. سرانجام این توده ها و اجرام با یكپارجه شدن و جذب گازها و غبار اطراف بر فضای خود مسلط می شوند.
● شكل گیری سیاراتی چون زمین و مشتری
اختلافات ماهرانه در توزیع ذرات بین قسمتهای مختلف یك صفحه سیاره ای تعین كننده مكان و بزرگی سیارات در آن صفحه است.
اجرام كوچك صخره ای و فلزی درمنظومه شمسی سیاره ای همچون زمین را به شكل گدازان پدید آورده اند. در پی سرد شدن این سیارات لایه های سخت آنها تشكیل می شود. احتمال می رود كه با گذشت زمان همه بخشهای این سیارات منجمد گردد.
این سیارات تحت بمباران های اجرام كوچك صخره ای قرار می گیرند كه حامل عناصر و مولكولهایی از جمله مهمترین عنصر شناخته شده حیات یعنی آب می باشند.
اجرام سرد و یخی كه در فاصله بیشتری از خورشید قرار داشتند سیاره ای چون مشتری را به وجود آورده اند. این سیارات ممكن است دارای هسته های فلزی و سخت باشند ولی سطح خارجی آنها به شكل مایع و پوشیده از لایه های گازاست. ساختار سیاره ای چون مشتری بسیار شبیه ستاره ایست كه گرد آن در گردش است. این سیارات نیز مدام تحت آماج برخوردهای اجرام كوچك قرار می گیرند.
● كیمیای حیات
در ساختار كائنات و بالطبع سیارات، مولكولهای پیچیده كربن و اسیدهای آمینه، دوركن اصلی تشكیل حیات، وجود دارند. با انتشار دقیق و تركیب این اجزا و ذرات اولیه، طبیعت قادر به ساخت DNA شالوده اساسی حیات و زندگی در كره زمین گردیده است.
چگونگی و شرایط تركیب این اجزا هنوز در حال بررسی است. اما این حقیقت كه این تركیب در حال حاضر صورت گرفته و منجر به ایجاد حیات در كره زمین شده است و با در نظر گرفتن زنجیره ذرات در كائنات، رخ دادن این گونه تركیبات و در نتیجه وجود حیات در قسمتهای دیگری از كائنات همواره امكان پذیر می باشد.

مترجم: لنا سجادیفر
منبع:
http://origins.jpl.nasa.gov/library/poster/poster.html

منبع : شبکه فیزیکی هوپا