هل تكتسب الأرض أم تفقد من كتلتها الإجمالية؟

سؤال: نرى تقديرات لحجم النيازك التي تهبط على الأرض كل عام ومقالات حول اجتثاث الرياح الشمسية من جزيئات الغلاف الجوي. هل تقرر هذه التقديرات ما إذا كانت الأرض، بشكل عام، تكتسب أو تخسر كتلة؟

للإجابة على هذا السؤال، يجب علينا المقارنة بين فقدان واكتساب الغلاف الجوي للمواد النيزكية. يتناقص غاز الغلاف الجوي من أي كوكب بطريقتين رئيسيتين. أولاً، قد تؤدي حركة الجزيئات نفسها عند درجة حرارة معينة إلى تجاوز سرعتها سرعة دوران الكوكب. ولكن كلما زادت كتلة الجزيء، انخفضت سرعته. لذا، فإن الهيدروجين، العنصر الأخف، أكثر عرضة للفقدان من الهيليوم، إلخ.

هناك عاملان آخران يُثّقلان هنا أيضًا: كتلة الكوكب (المزيد من الجاذبية) وبُعدها عن الشمس (بيئة أكثر دفئًا وحيوية). عندما نقارن الأرض بالمشتري، على سبيل المثال، يكون كوكبنا أقرب إلى الشمس وأقل كتلة بكثير. لهذا السبب احتفظ المشتري بالكثير من هيدروجينه بينما لم تحتفظ الأرض به.

الطريقة الرئيسية الثانية التي يمكن أن يفقد بها الكوكب الغلاف الجوي هي من خلال التفاعل مع الرياح الشمسية. في هذه الحالة، يمكن لطاقة هذا الجسيمات المشحونة أن تزيد من سرعة جزيئات الغاز إلى أكثر من سرعة دوران الكوكب.

لكن في حالة الأرض، لدينا آلية دفاع طبيعية تحمي غلافنا الجوي من الرياح الشمسية: مجال مغناطيسي قوي. إنه يبعد تقريبًا جميع الجسيمات في الرياح الشمسية حتى مسافة 40.000 ميل (65000 كيلومتر) من الأرض.

تشير التقديرات الحالية إلى فقدان الهيدروجين والهيليوم 6.6 رطل (3 كيلوغرامات) في الثانية. هذا يصل إلى أكثر من 100000 طن (90700 طن متري) سنويًا. عندما تقارن ذلك بالكتلة المقدرة من مواد النيازك التي تسقط على الأرض كل عام (حوالي 50000 طن)، يبدو أن كوكبنا تتناقص كتلته.

مع ذلك، لا تقلق. إذا ظل هذا النظام ثابتًا على مدى مليار عام، فإن كوكبنا قد فقد فقط واحد على ثماني مليارات من كتلته الإجمالية.

المصادر: 1