سرگردانی مشتری سرنوشت منظومه خورشیدی را تغییر داد

* به گفته‌ی پژوهشگران، سیاره‌ی مشتری پیش از آن که در مدار کنونی‎اش آرام بگیرد در پهنه‌ی سامانه‌ی خورشیدی جوان سرگردان بوده و با رفتاری همانند یک گوی ویرانگر، نخستین نسل ستارگان درونی این سامانه را از میان برده بوده.

دانشمندان می‌افزایند این یافته می‌تواند به توضیح این واقعیت کمک کند که چرا سامانه‌ی خورشیدی ما تا این اندازه با صدها سامانه‌ی دیگری که در سال‌های گذشته یافته شده‌اند تفاوت دارد و می‌تواند نشانگر این باشد که چه بسا زندگی از گونه‌ی زمینی کمیاب‌تر از آنچه تاکنون پنداشته می‌شد باشد.

در دو دهه‌ی گذشته پژوهشگران وجود بیش از ۱۸۰۰ سیاره را که به گرد ستارگان دیگر می‌چرخیده‌اند تایید کرده‌اند. از این میان، حدود ۵۰۰ سامانه مانند سامانه‌ی خورشیدی خودمان دارای بیش از یک سیاره بوده‌اند.
کوچ مشتری به فضای درونی سامانه‌ی خورشیدی و کشش گرانشی‌ آن، مدار این سیاره‌های نوپای درونی را به هم ریخت و به زنجیره‌ای از برخوردها میان آنها و خرد شدنشان انجامید.
سامانه‌ی شگفت انگیز ما
این یافته‌ها نشان می‌دادند که سامانه‌ی خورشیدی سامانه‌ای بسیار نامعمول و شگفت است. سامانه‌های دیگر معمولا دارای چند اَبَرزمینند - سیاره‌های سنگی با بیشینه‌ی جرم ۱۰ برابر زمین- که در فاصله‌ای بسیار نزدیک‌تر از سیاره‌ی تیر به خورشید، به گرد ستاره‌شان می‌چرخند. این ابرزمین‌ها معمولا نه تنها سنگی‌اند، بلکه سرشار از مواد گریزا (فرّار) هستند که در اثر گرما به آسانی بخار می‌شوند.

نویسنده‌ی اصلی پژوهش، کنستانتین باتیجن که یک دانشمند سیاره‌ای در بنیاد فن‌آوری کالیفرنیا در پاسادناست به اسپیس دات کام گفت: «این بدان معناست که بیشتر ابرزمین‌ها جو بسیار چگال و گسترده‌ای دارند، با فشاری صدها برابر، و چه بسا هزاران برابر فشار هوای زمین. هوای سیاره‌های خاکی سامانه‌ی ما در مقایسه با ابرزمین‌ها بیش از اندازه تنُک است.»

همچنین اگر در این سامانه‌ها سیاره‌های غولی همانند مشتری و کیوان هم باشد معمولا فاصله‌ی آنها با ستاره بسیار کمتر از همتایانشان در سامانه‌ی ما است. بیشتر غول‌هایی که دانشمندان دیده‌اند سیاره‌هایی‌اند که به نام مشتری‌های داغ شناخته می‌شوند و مدارشان در فاصله‌ای تنها یک دهم تیر تا خورشید است.

یکی دیگر از نویسندگان این پژوهش به نام گرگوری لافلین که اخترشناسی در دانشگاه سانتاکروز کالیفرنیاست هم می‌گوید: «سامانه‌ی خورشیدی ما به گونه‌ی فزاینده‌ای شگفت انگیزتر به نظر می‌آید.»

اکنون باتیجن و لافلین دریافته‌اند که شاید دلیل این شگفت‌انگیز بودن سامانه‌ی خورشیدی، سرگردانی مشتری و دور و نزدیک شدن آن به خورشید در روزگاران دور بوده است.

مشتری سرگردان
پژوهشگران یک سناریوی پیشرو را برای پیدایش مشتری و کیوان شبیه‌سازی کردند. بر پایه‌ی این سناریو که با نام "گردش بزرگ" (Grand Tack) شناخته می‌شود، مشتری پیش از کیوان شکل گرفت و تا زمان پدید آمدن کیوان، به سوی خورشید کوچید. شکل‌گیری کیوان باعث شد حرکت مشتری وارونه شده و از خورشید دور گردد تا به مداری که اکنون در آنست برسد. این دانشمندان در شبیه‌سازی خود برآورد کردند که اگر پیش از کوچیدن مشتری به سوی خورشید، چند سیاره‌ی سنگی در آنجا می‌بود چه چیزی می‌توانست رخ دهد.

در سامانه‌ی خورشیدی آغازین، خورشید با قرص چگالی از گاز و غبار در بر گرفته شده بود. این نشان می‌دهد که هر سیاره‌ای که می‌خواسته در بخش درونی سامانه پدید آید می‌توانسته تبدیل به یک ابرزمین شود، مانند بسیاری از فراسیاره‌هایی که اخترشناسان به گرد ستارگان دیگر یافته‌اند.
به گفته‌ی دانشمندان، شاید چیزی که باعث آرایش شگفت‌انگیز و نامعمول سیاره‌ها در سامانه ی خورشیدی شده، کوچ و جابجایی مشتری در پهنه‌ی سامانه‌ی خورشیدی جوان بوده است. این عکس مشتری در دسامبر سال ۲۰۰۰ توسط فضاپیمای کاسینی ناسا گرفته شد.
ولی با کوچ مشتری به فضای درونی سامانه، کشش گرانشی‌اش مدار این سیاره‌های نوپای درونی را به هم ریخت و باعث رشته برخوردهایی میان آنها و خرد شدنشان شد.

لافلین می‌گوید: «این همان چیزیست که ما در صورت نابود شدن ماهواره‌های مدار نزدیک-زمین از بابتش نگران می‌شویم: تکه‌های آنها شروع به برخورد به ماهواره‌های دیگر خواهند کرد و زنجیره‌ای از برخوردها میان آنها به راه خواهد افتاد. بررسی ما نشان می‌دهد که مشتری درست یک چنین آبشاری از برخوردها را در بخش درونی سامانه‌ی خورشیدی پدید آورده بوده.»

تکه‌هایی که از این برخوردها به جا ماندند سپس مارپیچ‌وار به سوی خورشید رفتند. بعدها نسل دوم سیاره‌های درونی از ته‌مانده‌ی مواد قرص شکل گرفتند. همین می‌تواند توضیحی باشد بر این که چرا سیاره‌های تیر، ناهید، زمین و بهرام نسبت به سیاره‌های دیگر جوان‌ترند، و نیز توضیح دهد که چرا این سیاره‌ها نسبت به سیاره‌های درونیِ دیده شده در سامانه‌های دیگر، هم کوچک‌ترند و هم جو بسیار تنُک‌تری دارند.

باتیجن می‌گوید: «از دستاوردهای این پژوهش می‌فهمیم که سیاره‌های سنگی سامانه‌ی خورشیدی پس از آن شکل گرفتند که کوچ آغازین مشتری باعث خالی شدن میدان و آماده شدن صحنه برای پیدایش اجرام کم-گاز شد.» وی می‌افزاید: «این واقعیت که همه‌ی این ویژگی‌های سامانه‌ی خورشیدی از یک فرآیند ریشه گرفته‌اند چیز هیجان‌انگیزیست- مانند آن که تکه‌های پراکنده‌ی یک پازل سرانجام به هم پیوسته و یک تصویر یکپارچه را پدید آورند.»

لافلین در بیانه‌ای می‌گوید: «این گونه نظریه‌ها که در آنها، نخست این می‌شود و سپس آن می‌شود، تقریبا همیشه نادرستند، از همین رو من در آغاز دودل بودم. ولی شواهد بسیاری در دست داریم که از اندیشه‌ی کوچیدن مشتری رو به درون و سپس رو به بیرون پشتیبانی می‌کنند. پژوهش ما نگاهش به پیامدهای این سرگردانی‌هاست. "گردش بزرگ" مشتری شاید یک "یورش بزرگ" اساسی به درون سامانه‌ی خورشیدی جوان بوده.»

پیامدهایی برای زندگی روی زمین... و جاهای دیگر
سیاره‌های مشتری‌سان سیاره‌های رایجی نیستند. به گفته‌ی باتیجن: «تنها حدود ۱۰ درصد از ستارگان خورشیدسان میزبان این گونه سیاره‌ها هستند.» این نشان می‌دهد که «سامانه‌هایی مانند سامانه‌ی خود ما هم باید کمیاب باشند.» همچنین، تنها پیدایش کیوان بود که مشتری را از فضای درونی سامانه‌ی خورشیدی بیرون کشید و به تیر، ناهید، زمین و بهرام اجازه‌ی شکل‌گیری داد.

یک برداشت از این یافته‌ها آنست که زندگی از گونه‌ی زمینی شاید در کیهان کمیاب‌تر از چیزی باشد که تاکنون می‌پنداشتیم.

باتیجن می‌گوید: «با آن که سیاره‌های هم‌جرم زمین شاید واقعا در کهکشان فراوان باشند، ولی گویا سیاره‌های زمین‌سان واقعی، با فشار هوا و دمای سطحیِ کم استثنا هستند. شاید بتوان ناهید را از آن گونه سیاره‌ها در نظر گرفت: [با آن که یک سیارهی زمینسان است] فشار هوای آن ۹۰ برابر فشار هوای زمین است و دمای سطحش به حدود ۴۵۰ درجه‌ی سانتیگراد می‌رسد.»

وی می‌افزاید: «ناهید حتی با یک جو کم‌جرم‌تر هم نمی‌تواند پذیرای زندگی از گونه‌ی آشنای زمینی باشد. [با دیدن ناهید] تنها می‌توان گونه‌های محیط خشنی را به ذهن آورد که در سیاره‌های فراخورشیدی معمولی یافت می‌شود. تنها چیزی که می‌شود گفت اینست که زندگی از گونه‌ی پدید آمده روی زمین، نمی‌تواند روی سیاره‌های دیگر پدید آید. ولی اگر کاوش سامانه‌ی خورشیدی و جستجوی فراسیاره‌ها تنها یک چیز هم به ما آموخته باشد اینست که هرگز نباید گوناگونی سامانه‌های سیاره‌ای را دست کم بگیریم. بنابراین زندگی فراخورشیدی -اگر وجود داشته باشد- از بنیان با تعریف رایج ما تفاوت خواهد داشت و در محیط ویژه‌ی خودش ریشه خواهد زد که همانند هیچ یک از محیط‌های آشنای ما نخواهد بود.»

باتیجن می‌گوید: «یکی دیگر از پیامدهای احتمالی این یافته‌ها اینست که سیاره‌های مشتری‌سان و سیاره‌های ابرزمین می‌بایست تنها باشند، یعنی به عنوان یک روال، یک ستاره نباید میزبان هر دو دسته با هم باشد.» به گفته‌ی باتیجن، رصدخانه‌ی فضایی کپلر ناسا در ماموریت "نور دوم" (k2) خود می‌تواند با کاوش آسمان‌ها این پیش بینی را بیازماید. ماهواره‌ی پیمایش فراسیاره‌های گذرنده (تس، TESS) که طرحش در آینده اجرا خواهد شد نیز می‌تواند این موضوع را بیشتر بررسی کند.

باتیجن و لافلین جزییات یافته‌های خود را در شماره‌ی ۲۳ مارس نشریه‌ی Proceedings of the National Academy of Sciences منتشر کردند. 

پژوهش‌های دیگری در همین زمینه‌ها: 

واژه نامه:
Jupiter - wrecking ball - solar system - planet - planetary system - Earth - super-Earth - rocky planet - star - Mercury - sun - volatile material - Konstantin Batygin - terrestrial planet - Saturn - hot Jupiter - Gregory Laughlin - Grand Tack - exoplanet - satellite - collisional cascade - inner solar system - Venus - Mars - migration - Grand Attack - sunlike star - galaxy - extrasolar planet - NASA - Kepler space observatory - Second Light - Transiting Exoplanet Survey Satellite - TESS - Proceedings of the National Academy of Sciences - Cassini spacecraft -

منبع: Space.com

0 دیدگاه شما:

Blogger template 'Browniac' by Ourblogtemplates.com 2008

بالای صفحه