دیروز و فردای حلقه‌­های مریخ؛ سیاره‌­ای که امروز حلقه ندارد

دیروز و فردای حلقه‌­های مریخ؛ سیاره‌­ای که امروز حلقه ندارد

ما سیارات منظومه شمسی را با ویژگی‌­های خاصی می‌شناسیم؛ مشتری بزرگترین است، عطارد نزدیکترین به خورشید و مریخ سیاره قرمز رنگ است. اگرچه تنها زحل به حلقه‌هایش مشهور است (چرا که از زمین با یک تلسکوپ کوچک هم دیده می‌­شوند)، اما سامانه‌های حلقه‌ای در منظومه شمسی رایج هستند: مشتری، اورانوس و نپتون هم همگی حلقه دارند.

این در حالی است که هیچ یک از سیارات سنگی کوچک منظومه‌مان حلقه ندارند. اما آیا ممکن است مریخ، نزدیک­ترین همسایه‌مان، روزگاری حلقه‌هایی داشته و روزی در آینده دوباره حلقه‌دار شود؟ این بار قمرهای مریخ هستند که داستان شگفت‌انگیزی را روایت می‌کنند.

تصویر شبیه‌سازی شده مریخ و قمرهایش

نظریه حلقه‌های مریخ در سال ۲۰۱۷ توسط دانشمندان دانشگاه «پردو» در«ایندیانا» که از سوی ناسا پشتیبانی می‌­شوند، مطرح و یافته‌هایشان در مجله «نیچر جئوساینس» منتشر شد. «مینتون» و «هسلبروک» مدلی را توسعه دادند که نشان می­‌دهد بقایایی که در حدود ۴.۳ میلیارد سال پیش از برخورد یک سیارک یا جسمی دیگر به مریخ به فضا پرتاب شدند، بین تبدیل شدن به یک حلقه دور سیاره یا پیوستن به هم برای ایجاد یک قمر در تغییر بودند.

یک تئوری حاکی از آن است که حوضه قطب شمال مریخ معروف به حوضه بورِئالیس، که حدود ۴۰ درصد از نیمکره شمالی مریخ را پوشش می­‌دهد، به علت این برخورد به وجود آمده و بقایای برخورد به فضا پرتاب شدند. به عقیده این دانشمندان، این برخورد عظیم می‌­تواند باعث انفجار و فرستادن مواد کافی برای ایجاد یک حلقه، از سطح مریخ به فضا باشد.

مدل پیشنهادی آن‌ها نشان می‌دهد که حلقه پس از تشکیل شدن، در حالی که دیگر بقایای برخورد به آرامی از سیاره سرخ دور می‌شدند و گسترش می‌یافتند، به تدریج منسجم شد و در نهایت یک قمر را تشکیل داد.

با گذشت زمان نیروی جاذبه مریخ می‌توانست که آن قمر را به سمت خود بکشد تا جایی که به حد رُوش برسد: فاصله‌­ای نسبت به سیاره که اگر جرم دیگری، که تنها توسط نیروی گرانش خودش منسجم مانده و فاقد استحکام کششی است، از آن نزدیک­تر شود توسط نیروهای کِشندی سیاره از هم گسسته می‌شود. ­در واقع نیروهای کشندی سیاره بر نیروی جاذبه بین ذرات آن جرم سماوی غلبه می­کنند.

مریخ دو قمر دارد: «فوبوس» با قطر ۲۲ کیلومتر و «دیموس» با قطر ۱۲ کیلومتر. دیموس دورتر قرار گرفته و کمی بیش از یک روز مریخی طول می­‌کشد تا یکبار به دور آن بچرخد. فوبوس نزدیکتر است و هر ۷.۵ ساعت یک دور می‌­زند. فوبوس به مرور زمان در حال نزدیکتر شدن به مریخ است.

تصویر فوبوس و دیموس ثبت از مدارگرد شناسایی مریخ ناسا

طبق این مدل، فوبوس با رسیدن به حد روش از هم می‌­پاشد و مجموعه‌­ای از حلقه­‌ها را در حدود ۷۰ میلیون سال ایجاد می‌­کند. بسته به محل حد روش، این چرخه ممکن است بین سه تا هفت بار در میلیاردها سال تکرار شده باشد.

هر بار که یک قمر از هم پاشیده می‌شود، از حلقه حاصل شده دوباره قمری دیگر شکل می‌گیرد. در این حالت قمر جرم زیادی را از دست می‌دهد چرا که ذرات حلقه­ بطور مداوم از مدار خارج و در فضا دور می‌شوند. اندازه­ این قمر جانشین پنج بار کوچکتر است. بخشی از باقی مواد ممکن است بر سیاره ببارند و احتمالا این بارش بتواند رسوبات اسرارآمیزی را که در نزدیکی استوای مریخ کشف شده، توضیح دهد.

تصویرسازی فرضی از متلاشی شدن فوبوس

نظریه‌های دیگر بر این باورند که برخوردی که منجر به تشکیل حوضه قطب شمال مریخ شد، از ابتدا باعث تشکیل فوبوس شده است؛ اما از دیدگاه مینتون بعید است که این قمر توانسته باشد در تمام این مدت دوام یابد.

پژوهش بر فرضیه حلقه­‌های مریخ در اینجا خاتمه نیافت. پس از گذشت سه سال در ژوئن ۲۰۲۰ مقاله­‌ای جدید منتشر شد که در آن دانشمندان از موسسه «SETI» و دانشگاه پردو شواهدی را مبنی بر وجود حلقه­‌های مریخ در چند میلیارد سال پیش ارائه کردند. یافته­‌های آن‌ها می­‌تواند توضیح دهد که چرا کوچکترین ماه مریخ، دیموس مداری غیرمعمول دارد و کمی منحرف است.

مدار هر دو قمر کوچک مریخ تقریبا در صفحه استوای مریخ قرار دارند، صفحه‌­ای فرضی که از گسترش استوای مریخ در فضا به وجود می‌­آید. در این صورت باید هر دو همزمان با مریخ شکل گرفته­ باشند.

اما در نگاه دقیق­تر مدار دیموس حدود دو درجه انحراف دارد که تا پیش از این مسئله‌­ای غیرعادی و بدون توضیح بود؛ با این وجود به عنوان نکته‌­ای مهم برای شناسایی مریخ مورد توجه قرار نمی‌­گرفت.

نویسنده ارشد مقاله، «ماتیا کاک» بیان می‌کند که وقتی ایده جدیدی داشتیم و با نگاهی تازه به آن توجه کردیم، شیب مداری دیموس راز بزرگی را فاش کرد.

اکنون به نظر می‌رسد که این ناهنجاری کوچک سرنخ مهمی از گذشته­ جالب سیاره سرخ باشد. پژوهش جدید در مورد شکل‌گیری حلقه‌­های مریخ، از نگاه قمر دیموس به بررسی ماجرا می‌­پردازد.

مینتون و هسلبروک پیشنهاد کرده بودند که فوبوس، آخرین بازمانده از چرخه تکرار شونده حلقه_قمر است. در این مدل، قمر در لبه خارجی حلقه تشکیل می‌شود و سپس در میان برهم­کنش گرانشی با حلقه به سمت خارج و فضا حرکت می‌کند. حلقه به مرور از سمت سیاره شروع به از دست دادن جرم خود می‌کند و هنگامی که به میزان کافی تخلیه شود، قمر به علت نیروهای کشندی سیاره به سمت داخل حرکت خواهد کرد. اما این ایده چگونه با سناریوی جدید مربوط به دیموس ارتباط دارد؟

تصویر ثبت شده توسط مریخ­نورد کنجکاوی ناسا از دو قمر مریخ که به طور مستقیم از مقابل هم عبور می­کنند

به گفته پژوهشگران، یک قمر تازه متولد شده هم از حلقه و هم از مریخ دور می‌شود و در جهت مخالف حرکت فعلی فوبوس حرکت می‌کند. یک قمر مهاجر به سمت خارج، درست در خارج از حلقه‌ها، می‌تواند تشدید مداری را تجربه کند. تشدید مداری موقعیتی است که دو جرمِ در حال چرخش، به طور دوره­ای و منظم تحت تأثیر گرانش یکدیگر قرار گیرند مانند دو قمر بزرگ سیاره مشتری.

تشدیدهای مداری قابل پیش‌بینی هستند. می‌توان گفت که فقط قمری که به سمت خارج حرکت کند، می‌توانسته به شدت بر دیموس تاثیر گذاشته و باعث انحراف مداری آن شده باشد. این یعنی مریخ حتما دارای حلقه‌ای بوده که قمر داخلی را به بیرون هل می‌داده است.

کاک و همکارانش استنباط می‌کنند که جرم قمری که باعث چنین تاثیری بر مدار دیموس شده، ۲۰ برابر فوبوس بوده و پدربزرگ او به حساب ­می‌­آید که بیش از سه میلیارد سال پیش وجود داشته است. پس از آن دو چرخه حلقه_قمر دیگر تا رسیدن به فوبوس اتفاق افتاده است.

بهترین پیش‌بینی از زمان شکل‌‌گیری این قمر حدود ۳.۵ میلیارد سال قبل است که کاملا با محاسبه هسلبروک و مینتون در مورد زمانی که مریخ قمری با جرم ۲۰ برابر فوبوس داشته منطبق است. زمانی که حلقه از بین رفت، پدربزرگ همانند وضع فعلی فوبوس شروع به سقوط کرد. همچنین فوبوس از دیموس بسیار جوان‌­تر شناخته شده؛ شاید در حدود ۲۰۰ میلیون سال سن در مقابل چند میلیارد سال سن دیموس، که با این سناریو نیز متناسب است.

از سوی دیگر دانشمندان می­‌دانند که فرآیند حلقه باید یک روند معمول در منظومه شمسی باشد؛ چرا که مشتری، زحل، اورانوس و نپتون همگی حلقه دارند و در سال ۲۰۱۴ اخترشناسان سیارکی را به نام «چاریکلو» با دو حلقه متراکم و باریک کشف کردند.

این نخستین باری بود که حلقه‌­هایی به دور جرمی در منظومه شمسی کشف می‌­شد که از سیارات غول ­پیکر گازی یا یخی کوچکتر است. چاریکلو، عضوی از گروه سیارک­‌هایی به نام قنطورسی‌­ها است که بین مشتری و نپتون در مدارند. در سال ۲۰۱۷ نیز حلقه‌­ای در اطراف سیاره کوتوله به نام «هامیا» که ورای نپتون در کمربند کویپر قرار دارد، کشف شد.

تصویرسازی چاریکلو و حلقه‌­اش

آژانس فضایی ژاپن قصد دارد در سال ۲۰۲۴ ماموریت جدیدی را به فوبوس بفرستد که نمونه‌­هایی را برای فرستادن به زمین جمع‌­آوری کند. دانشمندان امیدوارند که این ماموریت سرنخ­‌های بیشتری در مورد حلقه‌­های مریخ و قمر بزرگی که فوبوس از آن آمده، فراهم کند.

واقعا جذاب خواهد بود اگر بتوانیم به گذشته برگردیم و حلقه‌های مریخ را ببینیم اما هنوز هم می‌توانیم با مطالعه سرنخ‌های به جا مانده در دو قمر این سیاره گذشته را تصویر و در مورد آن مطالعه کنیم.

نظرات ۰

وارد شوید

برای گفتگو با کاربران، وارد حساب کاربری خود شوید.

ورود

Digiato

رمزتان را گم کرده‌اید؟

Digiato