The dust bunnies that built our planet - Lorin Swint Matthews

Translator: Sarah Saadatirad Reviewer: ‌Behdad Khazaeli

Consider the spot where you’re sitting.

محلی که در آن نشسته‌اید را در نظر بگیرید.

Travel backwards in time

با سفر وارونه در زمان

and it might’ve been submerged at the bottom of a shallow sea,

ممکن است که آن در کف دریایی کم عمق غرق شده‌باشد،

buried under miles of rock,

مدفون شده در زیر کیلومتر‌ها سنگ،

or floating through a molten, infernal landscape.

یا شناور در میان منظره‌ای دوزخی،

But go back far enough—

اما به اندازه کافی به عقب برگردید -

about 4.6 billion years,

حدود ۴/۶ میلیارد سال،

and you’d be in the middle of an enormous cloud of dust and gas

و شما در وسط فوج عظیم ابر گرد و غبار و گاز قرار خواهید‌گرفت

orbiting a newborn star.

در گردش به دور ستاره‌ای که تازه متولد شده هستید.

This is the setting for some of the biggest, smallest mysteries of physics:

این زمینه برای برخی از بزرگترین، کوچکترین رمز و رازهای فیزیک است

the mysteries of cosmic dust bunnies.

اسرار توده گرد‌وغبار کیهانی.

Seemingly empty regions of space between stars

مناطق به ظاهر خالی در فضای بین ستارگان

actually contain clouds of gas and dust,

در واقع حاوی ابرهایی از گاز و غبار است،

usually blown there by supernovas.

که معمولاً در آنجا توسط ابرنواخترها دمیده می‌شوند.

When a dense cloud reaches a certain threshold called the Jeans mass,

وقتی ابر متراکم به یک آستانه خاص به نام جرم جینز می‌رسد،

it collapses in on itself.

در خود فرو می‌ریزد.

The shrinking cloud rotates faster and faster, and heats up,

ابر کوچک شده سریع و سریعتر می‌چرخد، و گرم می‌شود،

eventually becoming hot enough to burn hydrogen in its core.

سرانجام به اندازه کافی داغ می‌شود که هیدروژن درون هسته‌اش می‌سوزد.

At this point a star is born.

در این مرحله ستاره‌ای متولد می‌شود.

As fusion begins in the new star,

با شروع گداختگی در ستاره‌ جدید،

it sends out jets of gas that blow off the top and bottom of the cloud,

فورانی از گازها را می‌فرستد که بالا و پایین ابر را پراکنده می‌کند ،

leaving behind an orbiting ring of gas and dust called a protoplanetary disk.

یک حلقه گاز و گرد و غبار در حال چرخش به نام حلقه پیش‌سیاره از خود بجای می‌گذارد.

This is a surprisingly windy place;

این مکان با کمال تعجب طوفانی است.

eddies of gas carry particles apart, and send them smashing into each other.

گردباد گاز‌ها ذرات را از هم جدا کرده، و باعث برخورد آنها به یکدیگر می‌شود.

The dust consists of tiny metal fragments, bits of rock, and, further out, ices.

گردوغبار از قطعات ریز فلزی، تکه‌های سنگ، و بیشتر از یخ، تشکیل شده‌است.

We’ve observed thousands of these disks in the sky,

ما در آسمان هزاران حلقه اینچنینی را رصد کرده ایم،

at various stages of development

در مراحل مختلف گسترش

as dust clumps together into larger and larger masses.

همچون که گردوغباردر توده‌های بزرگ و بزرگتر گرد هم می‌آیند.

Dust grains 100 times smaller than the width of a human hair stick to each other

دانه های گرد و غبار ۱۰۰برابر کوچکتر از عرض موی انسان به یکدیگر می‌چسبند

through what’s called the van der Waals force.

بواسطه آنچه نیروی واندروالسی نامیده می‌شود.

That’s where a cloud of electrons shifts to one side of a molecule,

این جایی است که ابری از الکترون‌ها به یک سوی مولکول می‌روند،

creating a negative charge on one end, and a positive charge on the other.

که در یک طرف بار منفی، و در طرف دیگر بار مثبت ایجاد می‌کند.

Opposites attract, but van der Waals can only hold tiny things together.

مخالف‌ها جذب هم می‌شوند، اما واندروالس فقط می‌تواند ذرات ریز را در کنار هم نگه دارد.

And there’s a problem: once dust clusters grow to a certain size,

و یک مشکل وجود دارد: وقتی توده گردوغبار به اندازه مشخصی رشد کرد،

the windy atmosphere of a disk should constantly break them up

فضای طوفانی حلقه مدام آنها را درهم می‌شکند

as they crash into each other.

همانطور که به یکدیگر برخورد می‌کنند.

The question of how they continue to grow is the first mystery of dust bunnies.

چگونه آنها همچنان به رشد خود ادامه می‌دهند اولین راز توده گردوغبار است.

One theory looks to electrostatic charge to answer this.

یک پاسخ به آن نظریه‌‌ی بار الکترواستاتیکی می‌تواند باشد.

Energetic gamma rays, x-rays, and UV photons

پرتوهای پرانرژی گاما، اشعه ایکس، و فوتون های ماوراء بنفش

knock electrons off of gas atoms within the disk,

الکترون‌ها را از اتم‌های گاز درون حلقه جدا می‌کنند،

creating positive ions and negative electrons.

یون‌های مثبت و الکترون‌های منفی ایجاد می‌کند.

Electrons run into and stick to dust,

الکترون‌ها به درون گرد‌وغبار رفته و به آن می‌چسبند،

making it negatively charged.

که بار آنها را منفی می‌کنند.

Now, when the wind pushes clusters together,

حال، وقتی‌ که باد توده‌ها را بهم فشرده می‌کند،

like repels like and slows them down as they collide.

به مانند دفع‌ کردن و برخوردشان را کند می‌کند.

With gentle collisions they won’t fragment,

با برخورد ملایم آنها متلاشی نمی‌شوند،

but if the repulsion is too strong, they’ll never grow.

اما اگر دافعه خیلی قوی باشد، آنها هرگز بزرگ نمی‌شوند.

One theory suggests that high energy particles

یک تئوری نشان می‌دهد که ذرات انرژی بالایی دارند

can knock more electrons off of some dust clumps,

که می‌توانند تعداد الکترون بیشتری را از توده‌های گردوغبار بزدایند،

leaving them positively charged.

آنها را با بار مثبت رها می‌کند.

Opposites again attract, and clusters grow rapidly.

قطب‌های مخالف دوباره جذب می‌شوند، و توده‌ها به سرعت رشد می‌کنند.

But before long we reach another set of mysteries.

اما خیلی طولی نمی‌کشد که ما به مجموعه‌ای دیگر از اسرار برسیم.

We know from evidence found in meteorites

ما از شواهد موجود در شهاب سنگ‌ها می‌دانیم

that these fluffy dust bunnies eventually get heated, melted

که این حفره‌های گردوغبار کرکی در نهایت گرم شده، ذوب می‌شوند

and then cooled into solid pellets called chondrules.

و سپس به گلوله‌های جامدی سرد به نام کاندرولز تبدیل می‌شوند.

And we have no idea how or why that happens.

و ما هیچ ایده‌ای نداریم که چگونه یا چرا این اتفاق می‌افتد

Furthermore, once those pellets do form, how do they stick together?

علاوه بر این، وقتی این گلوله‌ها شکل گرفتند، چگونه به هم می‌چسبند؟

The electrostatic forces from before are too weak,

نیروهای الکترواستاتیک از قبل بسیار ضعیف هستند،

and small rocks can’t be held together by gravity either.

و سنگ‌های کوچک نمی توانند توسط گرانش در کنار هم قرار گیرند

Gravity increases proportionally to the mass of the objects involved.

جاذبه متناسب با جرم اشیاء درگیر افزایش می‌یابد.

That’s why you could effortlessly escape an asteroid the size of a small mountain

به همین دلیل است که از سیارکی کوچک در اندازه کوه به آسانی می‌توانید فرار کنید

using just the force generated by your legs.

فقط با استفاده از نیروی تولید شده پاهایتان.

So if not gravity, then what?

پس اگر گرانش نیست، پس چه چیزی است؟

Perhaps it’s dust.

شاید این گردوغبار باشد.

A fluffy dust rim collected around the outside of the pellets

گردوغباری کرکی که در اطراف لبه خارجی گلوله‌ها جمع شده

could act like Velcro.

و می‌تواند مانند کمربند عمل کند.

There’s evidence for this in meteors,

شواهدی بر مبنای این در شهاب سنگ‌ها وجود دارد،

where we find many chondrules surrounded by a thin rim of very fine material–

جایی که در آن بسیاری از کندرولزها با لبه نازکی از مواد بسیار ریز احاطه شده‌است -

possibly condensed dust.

احتمالاً از گردوغبار متراکم.

Eventually the chondrule pellets get cemented together inside larger rocks,

درنهایت گلوله‌های کندرولزبدست آمده درون سنگ‌های بزرگتر به هم می‌چسبند،

which at about 1 kilometer across

که با حدود ۱ کیلومتر طول

are finally large enough to hold themselves together through gravity.

در نهایت به اندازه کافی برای نگه داشتن همدیگر از طریق گرانش بزرگ هستند.

They continue to collide and grow into larger and larger bodies,

آنها همچنان به برخورد و تبدیل شدن به اجسام بزرگ و بزرگتر، می‌پردازند

including the planets we know today.

از جمله سیاره‌هایی که امروزه می‌شناسیم.

Ultimately, the seeds of everything familiar–

در نهایت ، بذر هر چیز آشنا-

the size of our planet, its position within the solar system,

در اندازه سیاره‌ما ، درون منظومه شمسی جای‌گرفته،

and its elemental composition–

و ترکیب اصلی آن -

were determined by an uncountably large series of random collisions.

توسط مجموعه ای از برخوردهای تصادفی بی‌شمارمعین شده.

Change the dust cloud just a bit,

ابر گردوغبار را فقط کمی تغییر دهید،

and perhaps the conditions wouldn’t have been right

و شاید شرایط اینگونه مناسب نباشد

for the formation of life on our planet.

برای شکل گیری زندگی در سیاره ما.