بررسی نقش مشتری در شکلگیری چیدمان منظومه شمسی
شامگاه هفتم ژانویه ۱۶۱۰ که گالیله برای نخستین بار پی به وجود (به قول او) «سه ستاره ثابت و کاملا نامرئی از بابت ریزبودنشان» در اطراف سیاره مشتری برد و در چند شب آتی هم متوجه شد این «ستارهها» درواقع نسبت به مشتری متحرکند و به دور آن میچرخند.
به گزارش گروه رسانه های خبرگزاری تسنیم، شامگاه هفتم ژانویه 1610 که گالیله برای نخستین بار پی به وجود (به قول او) «سه ستاره ثابت و کاملا نامرئی از بابت ریزبودنشان» در اطراف سیاره مشتری برد و در چند شب آتی هم متوجه شد این «ستارهها» درواقع نسبت به مشتری متحرکند و به دور آن میچرخند، شکاف ترمیمناپذیری در تلقی زمینمرکز از گیتی پدید آمد. برای نخستین بار مرکز ثقلی به غیر از زمین یافت شده بود که اجرامی به غیر از سیاراتِ شناختهشده به گرد آن میچرخیدند و همین یافته هم گالیله را به صورتبندی مدعیات خود علیه دیدگاه زمینمرکزْ مصممتر کرد. اما این تازه نخستین نگاه نزدیک بشر به مشتری بود. این سیاره مرموز، از آن پس باعث تحولات ژرفی در سایر تلقیهایمان از مسائل بنیادی شده است. در این مقاله، به بهانه آغاز مأموریت کاوشگر جونو در مدار مشتری، نگاهی به نقش تعیینکننده این سیاره در شکلگیری چیدمان فعلی منظومه شمسی داریم.
مشتری یک سیاره گازی است، به این معنا که نمیتوان از آن توقع میزبانی از عوارضی نظیر کوهستان و دره، اقیانوس و گودال و گسل و حتی فعالیتهای آتشفشانی داشت و این دقیقا برخلاف آن چیزی است که در منظومه چهارتایی اقمار ارشد این سیاره دیده میشود؛ همان «ستاره»هایی که گالیله برای نخستینبار از وجودشان پرده برداشت و امروزه به «قمرهای گالیلهای» معروفند. نزدیکترین قمر ارشد مشتری به این سیاره، موسوم به «یو»، پوشیده از عوارض فعال آتشفشانی و هستهای فعال و گداخته است؛ سپس نوبت به قمر «یوروپا» با سطحی منجمد و آکنده از گسلها و درههای طولانی و احتمالا اقیانوسی گسترده در اعماق آن، میرسد. قمر بزرگ بعدی، «گانیمد»، بزرگترین قمر منظومه شمسی، با آمیزهای از ویژگیهای یک سیاره سنگی است: پوستهای نسبتا فعال و یک میدان ضعیف مغناطیسی که حاکی از یک هسته نسبتا فعال است و عاقبت «کالیستو»، قمری پیر و پوشیده از گودالهای شهابسنگی که تراکم چشمگیرشان دلالت بر ثبات طولانیمدت پوسته این قمر و هسته سرد و مرده آن دارد. اما خود مشتری به هیچیک از این اعضای ارشد خانواده شش، هفتتایی قمرهایش شباهتی ندارد. ظاهر رنگارنگ این سیاره درواقع از تلاطم گازهای متنوع سازنده جو آن و تحرک گردبادهای ریزودرشتی تشکیل شده که بعضا یک زمین را در خودشان جا میدهند. درواقع «سطح» مشتری مدام در حال تغییر و نوشدن است و بنابراین شاید عجیب بنماید که چرا سیارهشناسان این سیاره متلاطم را کلید درک نحوه تشکیل منظومه شمسی میدانند. برای درک این موضوع باید رجوعی به نظریات مربوط به تشکیل منظومه شمسی داشت.
گمانهزنیها و شبیهسازیها
از اواسط قرن 18 تا بالغ بر ١ سال پیش، تصور غالب از نحوه تشکیل منظومه شمسی، دایر بر یک «سحابی اولیه» در اطراف خورشیدِ نوباوه بود که رفتهرفته به صورت یک قرص بشقابیشکل «فرومیرُمبد». سیارات هم ابتدا به شکل «گره»هایی در این قرص، از محیط گازی و غبارین اطرافشان تغذیه میشوند و رشد میکنند تا در طول زمان نواحی اطراف مدار خود را بدینوسیله «پاکسازی» کنند و به هیأت یک جرم مستقل ظاهر شوند و این سناریو را بهوضوح میتوان برای دقیقترین عکس موجود از وضعیت جنینی یک منظومه فراخورشیدی هم متصور بود. اما رفتهرفته مشخص شد این مدل نسبتا استاندارد، قادر به توضیح برخی مشاهدات صورتگرفته در منظومه خودمان نیست. بهعنوان نمونه، این مدل نمیتواند توضیح دهد چرا ابعاد سیاره مریخ برخلاف انتظاراتی که از وضعیت سحابی اولیه میرود، نسبتا کوچک است؟ چگونه تجمعات گستردهای از سیارکهای سرگردان (موسوم به «تروژانها»)، در جایجای مدار مشتری و نپتون قفل شدهاند؟ چرا بالغ بر چهار تا ٣,٨ میلیارد سال پیش، نواحی داخلی منظومهمان ناگهان آماج برخوردهای شدید شهابسنگی واقع شد؟ و از همه مهمتر اینکه چرا در منظومه ما، برخلاف منظومههای فراخورشیدی متعددی که در یک دهه گذشته کشف شدهاند، سیارات در فواصل چندان نزدیکی به خورشید تجمع نکردهاند و هیچ سیاره غولآسایی هم در این ناحیه به چشم نمیخورد؟
این سؤالات و کثیری از سایر سؤالات پیچیدهتری که در رابطه با چیدمان فعلی اجزای منظومهمان مطرح بود، سیارهشناسان را به بازنگری در مدلهای سابق تشکیل منظومه شمسی واداشت. در مدلهای جدید، سیارات نوباوهْ دیگر در انزوای از بقایای قرص پیشسیارهای متحول نمیشدند، بلکه مدارشان در نتیجه برهمکنش گرانشی با این بقایا دستخوش تحولات فاحشی میشد و این تحولات هم زنجیرهای از سایر تحولات را سبب میشدند و بدینوسیله رفتهرفته بر تعداد مؤلفههای مجهولِ مدل افزوده میشد. محاسبات مأموریتهای کاوشی مشتری حکایت از آن داشته و دارند که ترکیب شیمیایی جو این سیاره قرابت قابلتوجهی با ترکیب شیمیایی جو خورشید دارد و این مهر تأییدی بر این فرضیه بود که مشتری نخستین سیاره تشکیلشده در منظومه شمسی است. بنابراین با بررسی تفاوت ساختار شیمیایی جو این سیاره و جو خورشید، میتوان ردپای تحولاتی که مشخصا در قرص پیشسیارهای پیرامون خورشید به وقوع پیوستهاند را یافت.
اما اینکه دقیقا چه تحولاتی در این قرص به وقوع پیوسته، فعلا در حد مجموعهای از فرضیات مختلف است. هر یک از این فرضیات، رفتهرفته به تحولات بسیار متفاوتی نسبت به یکدیگر منجر میشوند، که هرکدامشان پیشبینی متفاوتی از مثلا ساختار شیمیایی فعلی جو مشتری ارائه میکنند و کاوشگر جونو نیز از همین طریق، اطلاعات کافی برای تأیید یا رد هر یک از این فرضیات را در اختیار سیارهشناسان قرار خواهد داد.
اما با توجه به چیدمان فعلی اجزای منظومه شمسی، نقش برخی تحولات چشمگیر را نمیتوان و نباید کتمان کرد و از آن جمله، باید به جابهجایی مدار سیاره مشتری از موضع اولیه آن اشاره داشت. برای درک دلیل این جابهجایی بد نیست اشاره جزئیتری به مسیر فضاپیمای جونو داشته باشیم.
فضاپیمای جونو سفر پنجساله خود به مشتری را بهطور مستقیم طی نکرد، بلکه با گذشت دو سال از زمان پرتاب، از میدان جاذبه زمین برای کسب شتاب کافی برای ورود به مدار مشتری استفاده کرد؛ مانوری که به «مانور قلابسنگ» معروف است. در جریان این مانور، بخشی از تکانه زاویهای زمین به فضاپیما منتقل شد تا سرعت مجموع فضاپیما رو به افزایش بگذارد.
اگرچه جرم یک فضاپیما به حدی نیست که در جریان مانور قلابسنگ تأثیری را بر موضع مداری زمین یا هر سیاره دیگری اعمال کند، اما برهمکنش مشابهی بین مشتری و بقایای قرص پیشسیارهای در سالهای نخست تشکیل منظومه شمسی، از یک طرف به خردهسیارههای داخلی منظومه (مثل جونو) شتاب میبخشید و آنها را به نواحی خارجی انتقال میداد و از طرفی هم مشتری را اندکی به سمت خورشید جابهجا میکرد. تأثیر مجموع چنین برهمکنشی در بالغ بر صد هزار سال باعث شد مشتری تا نزدیکی مدار مریخ پیشروی کند. اما در همین اثنا، زحل هم که تحتتأثیر برهمکنشهای مشابهی راه خورشید را در پیش گرفته بوده، مستقیما با میدان جاذبه مشتری وارد برهمکنش پیچیدهای شد که نهفقط به توقف جابهجایی مشتری انجامید، بلکه آن را تا موضع فعلی این سیاره وادار به عقبگرد کرد. در جریان این جابهجاییها، بخش اعظمی از خردهسیارات داخلی منظومه تخلیه شدند و با تجمع مابقیشان در نزدیکی خورشید، زمینه برای تشکیل سیارات سنگی منظومهمان – اعم از زمین – فراهم شد و با عقبگرد مشتری و زحل به مواضع فعلیشان، شمار قابلتوجهی از خردهسیارات یخی نواحی بیرونی منظومه هم به نواحی داخلی منتقل شدند و پیشسیارات سنگی را آماج برخوردهای خود قرار دادند؛ برخوردهایی که احتمال میرود منشأ آب زمین و همچنین مریخ و احتمالا زهره بوده باشند.
این فرضیه – موسوم به «فرضیه چرخش بزرگ» (Grand Tack hypothesize) عملکرد بهتری نسبت به فرضیات پیشین تشکیل منظومه شمسی دارد و بر نقش مشتری در ایجاد چیدمان فعلی سیارات منظومهمان – بهویژه سیارات سنگی – تأکیدی منحصربهفرد دارد.
حتی پس از ثبات وضعیت سیارات هم نقش مشتری را بهوضوح در پاکسازی محیط منظومه و گاه هدایت برخی خردهسیارات و دنبالهدارها به نواحی درونی منظومهمان – که بعضا منجر به برخورد به زمین میشدهاند – میتوان دید و هر دو این تأثیرات، گامهای تعیینکنندهای در جهت حفظ حیات زمینی از یکسو و همچنین ارتقای سطح پیچیدگی حیات زمینی به شمار میرفتهاند. در شرایطی که ممانعت مشتری از ورود برخی اجرام خطرساز به نواحی درونیتر منظومه شمسی و جذب آنها میتوانسته زمین را از کانون مهلکه به دور نگه دارد، برخورد برخی اجرام به زمین هم – که در نبود مشتری، قطعا مسیر متفاوتی را در طول منظومه طی میکردند و به زمین نمیخوردند – باعث انقراض نسلهایی شده که با تنگترکردن گلوگاه جمعیتی، به پدیده «رانش ژنتیکی» سرعت بخشیدند و بدینوسیله بر تعداد گونههای زیستی و سطح پیچیدگی حیات افزودند.
بنابراین چنانچه مشتری را از مدلهای فعلی تشکیل و تحول منظومه شمسی حذف کنیم، قطعا حاصلش چیزی به غیر از آنچه امروزه «منظومه شمسی» و حتی «زمین» مینامیم، خواهد بود و کاوشگر جونو در دو سال آینده قصد دارد علاوه بر شناخت میدانهای مغناطیسی و گرانشی این سیاره، با بررسی ساختار جو آن، نیمنگاهی به تاریخچه منظومه شمسی بیندازد.
منبع: شرق
انتهای پیام/