طرحی نو از منظومه‌ی شمسی: بخش پایانی

1b

اسرار کمربند کایپر و  سیاره‌های کوتوله

امیلی لاکداوالا

ترجمه: شادی حامدی

کشف‌هایی که در این گوشه‌ی منظومه‌ی شمسی اتفاق می‌افتد دنیاهای اعجاب‌آور بسیاری را برای‌مان آشکار می‌کند. پس چرا فکر می‌کنیم که منظومه‌مان کوچک‌تر شده است؟

بزرگ‌ترین کوتوله‌ها

در میانِ (شاید) بیش از صد سیاره‌ی کوتوله‌ی کمربند کایپر دست‌کم ده جرم شاخص وجود دارند. آن‌ها به ترتیب کشف عبارت‌اند از: پلوتو، کوآوار،۲۰۰۲MS4 ، سِدنا، اُرکوس، سَلِیشا، هومیا، اریس، ماکِی‌ماکِی، و۲۰۰۷OR10 . این اجرام آن‌قدر بزرگ هستند که بتوان با طیف‌سنجیْ داده‌هایی درباره‌ی ترکیبات سطحی‌شان به دست آورد. آن‌ها نه به‌سبب اندازه‌شان بلکه همچنین به‌سبب تنوع چشمگیرشان قابل‌توجه‌اند.

پلوتو آن‌قدر بزرگ است که جوّی شامل نیتروژن، متان و منوکسیدکربن در اطراف خود نگه دارد. جوّ پلوتو رقیق است، با این‌حال برای ایجادکردن آب‌وهوا و اقلیمی که با تغییر فاصله‌ی پلوتو از خورشید به‌طرز چشمگیری تغییر می‌یابد، کافی است. جف کرگل (دانشگاه آریزونا) حتی می‌گوید ممکن است پلوتو دارای چرخه‌ی نیتروژن باشد، همان‌طور که تیتان چرخه‌ی متان، و زمین چرخه‌ی آب دارد: یعنی نیتروژن مایع ممکن است در زمان‌های مشخص در سالِ پلوتویی همچون باران ببارد و رودها را بر سطح پلوتو پُر کند! افق‌های نو این را بررسی خواهد کرد.

می‌دانیم که پلوتو عوارضی با رنگ‌های مختلف بر سطح خود دارد، نیز می‌دانیم که این عوارض به‌مرور زمان جابه‌جا می‌شوند. پلوتو همچنین به‌سبب داشتن همدم بزرگی به نام کارن قابل‌توجه شده است. کارن اگر به‌تنهایی دور خورشید می‌گشت، خودش سیاره‌ای کوتوله به حساب می‌آمد. کارن آن‌قدر بزرگ است که نور بازتاب‌شده از سطحش سمت شب پلوتو را به‌قدر کافی روشن می‌کند؛ چنان‌که افق‌های نو می‌تواند در نور کارن از سطح پلوتو عکاسی کند.

اریس از نظر قطر دوقلوی پلوتو محسوب می‌شود ولی به‌طور چشمگیری پُرجرم‌تر است که نشان می‌دهد تاریخچه‌ی متفاوتی با پلوتو داشته. اریس اکنون دورترین جرمی است که به دور خورشید می‌گردد و شناسایی‌اش کرده‌ایم (هرچند سدنا معمولاً دورتر است). اریسِ دوردست فقط به‌سبب درخشندگیِ یخیِ ذاتی‌اش کشف شد. سطح درخشان اریس به احتمال قوی برفک است: احتمالاً وقتی اریس به خورشید نزدیک‌تر می‌شود جوّی مثل پلوتو اطرافش شکل می‌گیرد، اما در مکان فعلی‌اش (یعنی سه برابر دورتر از مکان فعلی پلوتو نسبت به خورشید) همه‌ی آن گازها یخ زده و بر سطح اریس نشسته‌اند. به این ترتیب اریسِ امروز تصویری از پلوتو در صد سال آینده، رمانی که به اوج مدارش می‌رسد، به ما ارائه می‌دهد که جوّش طی زمستان درازِ مداری به خواب زمستانی می‌رود.

اگر بخواهیم بدانیم اریس و پلوتو چه شکلی‌اند، می‌توانیم قمر یکی از سیاره‌های خارجی – شما حدس بزنید کدام – را بررسی کنیم. تنها قمر بزرگ نپتون، تریتون – که بزرگ‌تر از پلوتو و تقریباً به اندازه‌ی اروپا (قمر مشتری) است – سطح عجیب‌وغریبی دارد که از برفک درخشان نیتروژن و متان پوشیده شده است.

شباهت میان تریتون، پلوتو و اریس اتفاقی نیست: تقریباً مطمئنیم که زندگی تریتون در گردش به دور نپتون آغاز نشده است. مدار خلاف‌جهتش، به اضافه‌ی این نکته‌ی عجیب که نپتون هیچ قمر بزرگ دیگری ندارد، به ما می‌گویند که نپتون به احتمالِ بسیار، هنگام گذر از حریم کمربند کایپرِ ابتدایی، تریتونِ بزرگ را به دام انداخته است. اگر تریتون مستقل از سیاره‌ایْ به دور خورشید می‌گشت آن‌وقت خودش،‌ و نه پلوتو یا اریس، حاکم کمربند کایپر بود.

ماکِی‌ماکِی، با قطری نصف پلوتو و اریس، نباید گرانشش به حدّی باشد که بتواند نیتروژن یا منوکسیدکربن را هم در جوّی در اطراف خود نگه دارد. سطحش غنی از متان است، به این معنی که جوّی از متان هم دارد؛ در دمای این محدوده از منظومه‌ی شمسیْ یخ متان همیشه مقداری هم گاز متان بر فراز خود دارد، درست همان‌طور که یخ آب روی زمین همیشه مقداری بخار آب بر فراز خود دارد. شکل‌های خاص در طیف ماکِی‌ماکِی نشان می‌دهند که متان بر سطحش حالت برفکی ندارد بلکه تکه‌یخی صُلب است. این یخ به مقداری اتان قرمزتر و، به احتمال بسیار، مقدار کمتری هیدروکربن‌های دراز-زنجیرتر، بسیار شبیه آن‌هایی که در جوّ تیتان وجود دارند، البته به شکل جامدشان آلوده شده است.

کوآوار و ۲۰۰۷OR 10 تاحدی کوچک‌تر از ماکِی‌ماکِیْ‌ ولی از نظر اندازه و رنگ به آن شبیه‌اند. می‌دانیم که سطح‌شان بیشتر از یخ آب به همراه تکه‌های یخ متان یا برفک متان تشکیل شده است، بنابراین آن‌ها هم باید جوّی از متان داشته باشند. هرچند هنوز جوّی اطراف‌شان شناسایی نکرده‌ایم.

سِدنا هم دارای متان است. سدنا تقریباً هم‌اندازه‌ی ماکِی‌ماکِی ولی بسیار دورتر از آن است و هرگز از ۷۶ واحد نجومی، یعنی بیش از دو برابر فاصله‌ی نپتون، به خورشید نزدیک‌تر نمی‌شود. و مدار بسیار عظیمش سرانجام، تا ۵۰۰۰ سال دیگر، آن را به فاصله‌ی غریب ۱۰۰۰ واحد نجومی می‌برد.

اُرکوس، کمی کوچک‌تر و خاکستری‌تر از کوآوار و ۲۰۰۷OR 10، ردی از آمونیاک بر سطح خود دارد. ژئوفیزیک‌دانان معمولاً برای شرح اقیانوس‌های زیرسطحی پایدار در کرات یخی (مانند اروپا) از آمونیاک کمک می‌گیرند چون آمونیاک نقطه‌ی انجماد آب را پایین‌تر می‌برد. آمونیاک بر اُرکوس نشان می‌دهد که بر این کره فرایند آتشفشان یخی (cryovolcanism) رخ داده است. ارکوس هم، مانند پلوتو، همدمی بسیار بزرگ به نام وَنت دارد که قطرش بیش از یک‌سوم خودش است.

کوآوار چیز عجیبی است. هومیا کشیده‌ترین جرم بزرگ با سریع‌ترین چرخش به دور خود در منظومه‌ی شمسی است که یک شبانه‌روزش فقط چهار ساعت زمینی طول می‌کشد. این جرم یکی از بزرگ‌ترین KBOهاست که طول یکی از محورهای استوایی‌اش به اندازه‌ی پلوتو و اریس، اما طول قطب‌تاقطبش فقط نصف این مقدار است. هومیا سطح درخشانی از یخ آب بلوری تقریباً خالص دارد. قمرهایش، هی‌یاکا و ناماکا، هم چنین‌اند. خانواده‌ی بزرگی از اجرام یخیِ بلوری کوچک‌تر و به همین اندازه درخشان در مدارهایی مانند هومیا در گردش‌اند. این‌ها احتمالاً تکه‌هایی از جُبّه‌ی هومیا هستند که طی برخوردی باستانی، که پوسته‌ی هومیا را از هم پاشیده، از آن جدا شده‌اند. این برخورد موجب چرخش تُندتر این کره شده و تکه‌های یخی را به مدارهایی مستقل به دور خورشید انداخته است.

دو کره‌ی مرموزتر دیگر – یعنی ۲۰۰۲MS4 و سَلِیشا – هم ممکن است به این فهرست کوتوله‌ها متعلق باشند. هنوز دانش‌مان درباره‌ی آن‌ها چندان زیاد نیست به‌جز اینکه آن‌ها بیش از حد تیره‌اند (نمودار مقایسه‌ای را ببینید). شاید این‌ها آخرین سیاره‌های کوتوله‌ی بزرگ باشند، دست‌کم فعلاً: جست‌وجوی تازه‌ای در آسمان نیم‌کره‌ی جنوبی شامل کشف هیچ جرم بزرگ دیگری نمی‌شد و بررسی‌ها نشان می‌دهند که کشف KBOهای بزرگ و درخشان تقریباً به پایان رسیده است.

 

جرم KBO به‌دام‌افتاده. عکس‌های تشکیل‌دهنده‌ی این تصویر موزاییکی با رنگ‌های تقویت‌شده از تریتون (قمر نپتون) را فضاپیمای ویجر 2 گرفته است. سطح این قمر بیشتر از یخ نیتروژن تشکیل شده است و رسوبات صورتی‌رنگ هم شاید به‌سبب واکنش‌های ناشی از نور خورشید در یخ متان ایجاد شده باشند. تریتون احتمالاً از اجرام کمربند کایپر است که نپتون، وقتی در اوایل شکل‌گیری منظومه‌ی شمسی به سوی نواحی خارجی‌تر مهاجرت کرده، آن را به دام انداخته است.

جرم KBO به‌دام‌افتاده. عکس‌های تشکیل‌دهنده‌ی این تصویر موزاییکی با رنگ‌های تقویت‌شده از تریتون (قمر نپتون) را فضاپیمای ویجر ۲ گرفته است. سطح این قمر بیشتر از یخ نیتروژن تشکیل شده است و رسوبات صورتی‌رنگ هم شاید به‌سبب واکنش‌های ناشی از نور خورشید در یخ متان ایجاد شده باشند. تریتون احتمالاً از اجرام کمربند کایپر است که نپتون، وقتی در اوایل شکل‌گیری منظومه‌ی شمسی به سوی نواحی خارجی‌تر مهاجرت کرده، آن را به دام انداخته است.

منظومه‌ی شمسی جدید

حالا برویم به سراغ تصویر ذهنی تازه‌ی من از منظومه‌ی شمسی. همچنان هشت سیاره‌ی اصلی داریم در مدارهایی آرام، تقریباً دایره‌ای، و تقریباً هم‌صفحه با دایره‌البروج. مشتریْ خانواده‌ی بزرگی از سیارک‌های کوچک و ناهموار را در کمربند اصلی سیارک‌ها جمع کرده است.

بعد از نپتون کمربند دیگری قرار دارد که از چندین جمعیت متمایز ولی هم‌پوشان کرات تشکیل شده که هریک به‌قدری بزرگ‌اند که برای خودشان تاریخچه‌ای ویژه دارند. این کمربند را خویشاوند کمربند اصلی سیارک‌ها فرض نکنید. بیشتر شبیه جمعیت پراکنده‌ای از قمرهای سیاره‌های بیرونی است. به اجرامی مثل تریتون، رئا، میماس، و فوبه فکر کنید که برخی‌شان در مدارهای دایره‌ای، و بعضی دیگر در مدارهای بسیار بیضوی و متمایل در حرکت‌اند و وقتی از خورشید دورند آهسته، ولی وقتی به مدار نپتون نزدیک می‌شوند تُندتر حرکت می‌کنند.

تعداد این کرات فرانپتونی بسیار بیش از حدود ۱۸ قمر یخیِ گرد سیاره‌های خارجی است. چند لحظه به تنوع ظاهر این قمرها فکر کنید و بعد این تنوع را به بیش از صد کوتوله‌ی کروی، که در فضای گسترده‌ی فرانپتونی در گشت‌وگذارند، بسط بدهید.

برخی از این اجرام به درخشندگی تِتیس و برخی‌شان به تیرگی یومبریل‌اند. برخی‌شان خاکستری‌اند، بعضی قرمز، برخی سفیدبرفی، و بعضی لکه‌لکه. برخی‌شان جو دارند با آب‌وهوا و باد و فصل‌ها. بسیاری‌شان قمر دارند. برخی از این قمرها به‌قدری بزرگ‌اند که می‌توان آن‌ها را در دسته‌ی قمرهای شبیه سیاره‌های کوتوله رده‌بندی کرد.

شاید آن‌ها به دور سیاره‌ای در گردش نباشند ولی نپتون همه‌شان را مهار می‌کند. برخی‌شان تا فاصله‌های بسیار زیاد از خورشید دور می‌شوند اما همیشه به همسایگی نپتون بازمی‌گردند. به‌جز یکی: سِدنا.

مدار بسیار متفاوت سدنا همه‌نوع پرسشی ایجاد می‌کند. این مدارِ بسیار کشیده چطور ایجاد شده؟ آیا سدنا تنهاست؟ یا شبیه پلوتو، آسان‌یاب‌ترین عضو جمعیتی به‌کل جدید و کاوش‌نشده از اجرام، است؟ آیا خورشید ما همدم سیاره‌ای دیگری در فاصله‌ی بسیار دوردست دارد که آن هم سومین کمربند کرات را، که هنوز کشفش نکرده‌ایم، گِرد خود جمع کرده است و مهارشان می‌کند؟

از یک چیز اطمینان داریم: ما تازه شروع به کاوش این سرزمین رام‌نشده در حیاط‌خلوت سیاره‌ای منظومه‌مان کرده‌ایم و هنوز کرات بسیاری مانده‌اند که باید کشف شوند. تقریباً اطمینان داریم که تعداد اجسام بزرگ‌تر از پلوتو بیشتر از این است و حتی احتمال دارد جسمی به بزرگی نپتون آن دورها، فراتر از محدوده‌ی فعلاً قابل‌کشف برای ما، در حال پرسه‌زدن باشد.

اجرام KBO کم‌فروغ و دوردست‌اند، و بررسی‌شان مشکل است. اما چه خوب که از فاصله‌های دوردست‌شان و تنوع گیج‌کننده‌شان ابایی نداشته باشیم و پلوتو را از قلم نیندازیم و به بچه‌های‌مان نگوییم که منظومه‌ی شمسی با نپتون تمام می‌شود. پلوتو، کوآوار، اُرکوس، ۴MS 2002، سَلِیشا، هومیا، اریس، ۲۰۰۷OR 10، ماکِی‌ماکِی، و سدنای دوردستْ هریک دنیاهایی یگانه و شگفت‌انگیز، و سزاوار جایگاهی در نقشه‌ی ذهنی ما از خانه‌ی نجومی‌مان هستند.

و درحالی‌که کرات گرد دیگری را به پوسترهای منظومه‌ی شمسی کودکان‌مان می‌افزاییم، اجازه دهید سرس، یو، اروپا، گانیمد، کالیستو، میماس، انسلادوس، تیتس و … را هم اضافه کنیم.

درباره نویسنده

146مطلب نوشته است .

  • با سلام و درود/ سرزنده و پایدار باشید. 
    از این که فرزندان این مرز و بوم و فارسی زبانان دنیا را با دانش آسمان آشنا می کنید از شما سپاسگزاریم. 
    نوشته های شما هم نشان از توانایی و تخصص شما و هم نشان از قدرت شما در بیان ساده و شیوا دارد.
    پیروز باشید.

    • شادی حامدی

      خیلی ممنون از لطف شما

  • محمد

    با تشکر از خانم حامدی آزاد
    صادقانه باید بگویم که ایشان با این ترجمه روان و زیبا باعث افزایش اطلاعات من شدند .

    • شادی حامدی

      خوشحالم که این‌طور بوده

تمام حقوق این سایت برای © 2017 كانوت. محفوظ است.
Powered by Persian Wordpress