وبلاگ دانستنیهای راسخون

منظومه شمسی و راز ساختار آن همواره بزرگ‌ترین معمای دانشمندان بوده است. چطور طبیعت یک سیاره می‌سازد؟ آیا این کار به صورت مرحله به مرحله صورت می‌گیرد یا اینکه منظومه شمسی از پیش ساخته شده است. آیا سیارات به همین شکلی که امروز می‌بینیم شکل می‌گیرند یا آنها از منظومه شمسی منحرف شده‌اند. دو ماموریت اخیر ناسا برای پاسخ دادن به سوالات این چنینی کمک بزرگی خواهد بود. اوت ۲۰۰۴ ناسا فضا پیمای مسنجر را برای کاووش سیاره تیر به فضا پرتاب کرد و سال ۲۰۰۸ به این سیاره رسید و در ۲۰۱۱ در مدار این سیاره قرار گرفت. در این ماموریت نوع ساختار جغرافیایی تیر، ترکیب‌های شیمیایی این سیاره و میدان مغناطیسی هسته آن را تا بهار ۲۰۱۲ بررسی خواهد کرد. به زودی ماموریت دیگری قرار است انجام شود. در این ماموریت ناسا دو قمر گرد گریل A و گریل B را به سمت ماه یا قمر زمین می‌فرستد تا میدان گرانشی ماه را بررسی کند. درحال‌حاضر دوقلوهای گریل در مدار ماه قرار گرفته‌اند و این دو قمرگرد ماموریت ۸۰ روزه شان را در بهار سال آینده آغاز خواهند کرد. ماموریت دوقلوهای گریل برای شناسایی وضعیت کره زمین و ماهواره‌هایی که سراسر آن را فرا‌گرفته‌اند و همچنین بررسی اینکه زمین ابتدا دو قمر داشته است کمکی بزرگی خواهد بود. 

سوال اساسی این است که سیارات چطور شکل می‌گیرند؛ سوالی که سال‌های سال دانشمندان مختلف به دنبال کشف آن بودند. الان دیگر چگونگی شکل گرفتن سیارات حداقل برای سیارات خاکی مثل زمین تا حدودی شناخته شده است. ستاره در یک سحابی متولد می‌شود. محلی از گازهای فشرده که نیروی گرانشی بخشی از ابرهای میان ستاره‌ای را تحت تاثیر قرار می‌دهد و یک منظومه شکل می‌گیرد. در داخل منظومه گاز به آرامی می‌چرخد و گاز و گرد و غبار به اطراف منحرف می‌شوند و یک دیسک در اطراف ستاره مرکزی تازه متولد شده ایجاد می‌کنند. دیسک گرد و غبار که در اطراف ستاره مرکزی شکل می‌گیرد‌‌ همان سحابی سیاره‌ای است که در واقع محل سیارات در حال رشد است. ابتدا که مواد داخل سحابی داغ هستند در کنار یکدیگر قرار می‌گیرند تا ذرات سنگی اطراف خورشید را تشکیل دهند. همچنین طی این عمل در فواصل دور‌تر مقادیری عناصر یخی نیز به وجود می‌آیند. بخش‌هایی که شکل می‌گیرند حجیم‌تر می‌شوند و
به​خاطر جاذبه علاقه زیادی به کنار هم قرار گرفتن نشان می‌دهند. شاید یک میلیون سال طول بکشد تا خرده سیاراتی که حدود ده کیلومتر وسعت دارند شکل بگیرند. در این زمان طولانی نیروی گرانشی خرده سیارات به اندازه‌ای است که روی چرخش یکدیگر تاثیر بگذارند و تصادم‌هایی که بین این خرده سیارات شکل می‌گیرند باعث می‌شود تا در هم آمیخته و انعطاف پذیر‌تر شوند و تصادم‌های بیشتری به وجود بیاورند. در این هنگام خرده سیارات بزرگ‌تر با سرعت بیشتری نسبت به دیگر رقبا رشد می‌کنند. این حالت ادامه پیدا می‌کند تا در داخل منظومه شمسی – یعنی جایی که درحال‌حاضر سیارات خاکی قرار دارند- از مجموعه ده‌ها یا صد‌ها خرده سیاره که هر کدام به اندازه‌ای حدود ده‌درصد اندازه فعلی سیارات بودند شکل بگیرند. دانشمندان به این مجموعه از شیء‌های آسمانی، جنین‌های سیاره‌ای می‌گویند. هسته سیارات می‌تواند آهنی سخت یا سنگی گوشته‌ای باشد. تفکیک بین یک هسته آهنی سخت و یک دسته سنگی گوشته‌ای می‌تواند به خاطر رشد آن سیاره باشد یا فعالیت‌های آتشفشانی آن​که پوسته سنگی را با ترکیب‌هایی از گوشته داخلی مخلوط می‌کند. جنین سیاره‌ای تا صدهامیلیون سال به تصادم ادامه می‌دهد. هر تصادم به اندازه کافی پر انرژی خواهد بود تا هر دو بدنه به هم خورده را ذوب کند. در ‌‌نهایت تنها چهار سیاره سنگی باقی می​ماند. زمین به طور شگفت انگیزی در فاصله‌ای قرار گرفت که خیلی از خورشید دور نشد. و دیگر اجرامی که به فاصله زمین پرتاب شده بودند در آینده ماه را تشکیل دادند.

ضربه نهایی
دو قمر گرد گریل میدان گرانشی ماه را بررسی می‌کنند و اطلاعاتی درباره گرانش ماه نسبت به زمین و همچنین پوسته نامتقارن ماه به زمین مخابره می‌کنند. ماه دو قسمت نامتقارن دارد که یک قسمت آن رو به زمین است و طرف دیگر دیده نمی‌شود. در سمت رو به زمین پوسته‌ای نازک و شکننده دارد و در سمت دیگر ضخیم‌تر است. شکل نامتقارن ماه باعث شد تا دانشمندان نظریه برخورد بزرگ را بدهند. وقتی دو جنین سیاره‌ای با هم برخورد می‌کنند هسته آهنی شیء مورد ضربه قرار گرفته کمی فشرده می‌شود و به داخل دیگری فرو می‌رود. در گوشته ضربه دیده اقیانوسی از ماگما جاری می‌شود. همین ضربه می‌تواند عامل نا‌متقارن بودن سطح ماه باشد. چگالی ماه کمتر از آن است که بتواند هسته بزرگی را در خود جای دهد.
لرزش‌هایی که توسط لرزه نگارهای قرار گرفته بر سطح ماه در ماموریت آپولو از سطح این قمر گرفته شده است، نشان می‌دهد که بیشترین اندازه هسته ماه تنها چیزی حدود ۷۰۰ کیلومتر است. بعضی پژوهشگران می​گویند نظریه برخورد بزرگ ثابت می‌کند که زمین دو قمر داشته است. ایده دانشمندان این است که ضربه بزرگ باعث ایجاد دو ماه شده است، ماه بزرگ‌تر سه برابر اندازه ماه کوچک‌تر است. دو ماه در‌‌نهایت با سرعتی کم حدود دو کیلومتر در ثانیه با هم برخورد می‌کنند. در واقع این ضربه با شدت کمی که دارد لکه‌ای را روی یک سمت ماه ایجاد می‌کند و سمت دیگر آن ضخیم باقی می‌ماند.

سیاره مهاجر
اما کاوشگر مسنجر در سویی دیگر از منظومه و در سیاره تیر اطلاعات دیگری به کشفیات دانشمندان اضافه کرده است. اطلاعاتی که توسط کاوشگر مسنجر جمع‌آوری شده است نظریه دیگری را تایید می‌کنند؛ اینکه سیارات به مکان فعلی‌شان در طول زمان مهاجرت کرده‌اند. سیاره غول‌پیکر مشتری می‌تواند بیانگر نوعی از مهاجرت‌های سیاره به سمت داخل منظومه باشد. با کشف سیارات خارجی به اندازه مشتری که فاصله کمتری نسبت به ستاره مرکزی داشتند می‌توان حدس زد که حتی سیارات بزرگ نیز به سمت داخل مهاجرت می‌کنند. مطالعات مسنجر درحال‌حاضر نشان می‌دهد که سیارات سنگی نیز می‌توانند مهاجرت کرده باشند. با توجه به قانون نسبیت چگالی بالای تیر نشان می‌دهد که این سیاره باید هسته بسیار بزرگی داشته باشد. اولین فضاپیمایی که از تیر گذشت مارینر ۱۰ بود که در سال ۱۹۷۳ میدان گرانشی تیر را کشف کرد. این میدان مغناطیسی می‌تواند تنها توسط سطح رسانای الکتریکی مایع داخلی آن به وجود آمده باشد که نشان می‌دهد قسمتی از هسته این سیاره در حال ذوب شدن است.
با اطلاعاتی که در پاییز امسال توسط مسنجر فرستاده شد، تحقیقات طیف نگارهای اشعه ایکس و اشعه گاما نشان می‌دهد که در سطح تیر عناصر فراری مثل گوگرد و پتاسیم وجود دارند.
نظریه‌ای وجود دارد که تیر از جایی بعد از تشکیل شدن به این قسمت آمده است. وجود مواد فرار در سطح تیر نشان می‌دهد که بعید است این سیاره در فاصله نزدیک خورشید به وجود آمده باشد. کنجکاوی‌ها در دو قمر زمین و سیاره تیر نشان می‌دهد هنوز چیزهای زیادی وجود دارند که باید درباره سیارات خاکی دانست. در‌حالی‌که ماموریت‌هایی مثل ماموریت گریل و مسنجر کمک می‌کنند تا به سوال‌های قدیمی درباره تشکیل منظومه شمسی پاسخ داده شود سوالات پرهیجان جدیدی را نیز به وجود می‌آورد که به کشف راز پیدایش سیارات و منظومه شمسی کمک بزرگی می‌کنند.

بر اساس دانش فعلی بشر، سامانه‌های سیاره‌ای به شکل ابری از هیدروژن مولکولی و غبار کار خود را آغاز می‌کنند که در اثر نیروی گرانش خود فرو می‌پاشد.

حین این فرایند، دما، چگالی و فشار به اندازه کافی بالا می‌رود که هیدروژن دچار همجوشی شود و ستاره جدیدی را شکل دهد. در همین حال، ابر گاز و غبار اطراف آن به شکل صفحه چرخانی اطراف ستاره مسطح می‌شود و سیارات از این ماده شکل می‌گیرند. منشاء معمول ستاره و سیارات اطراف آنها نشان می‌دهد که تقریبا بدون شک هیچ سیاره‌ای در تهی بودن فضای میان‌ستاره‌ای شکل نمی‌گیرد. با این وجود، این گفته به آن معنی نیست که هیچ سیاره تنهایی در فضا وجود ندارد. برای مثال، اخترشناس سیاره تنهایی با جرم شش برابر مشتری را شناسایی کرده‌اند که در فاصله ۸۰ سال نوری از زمین قرار دارد، اما منشاء آن ناشناخته است. شبیه‌سازی‌های نظری نشان می‌دهد که مدار ستاره‌های دوتایی (سامانه‌هایی که شامل دو ستاره است که به دور مرکز جرم مشترک خود گردش می‌کنند) طی زمان می‌تواند تغییر کند تا جایی که مدار سیارات اطراف آنها را می‌شکند و آنها را از منظومه به بیرون پرتاب می‌کند.

محاسبات جدید محققان نشان می‌دهد شرایط جوی در مشتری و کیوان دو سیاره بزرگ منظومه شمسی به شکلی است که در آنها باران الماس می‌بارد.

آنها همچنین حدس می‌زنند در این سیارات اقیانوس‌هایی از الماس مذاب و داغ وجود دارد. آنچه باعث این پدیده می‌شود رعدوبرق‌ها و توفان عظیم در کنار فشار بسیار بالای جو این دو سیاره است. توفان و رعد و برق کربن را به شکل دوده درمی‌آورد و سقوط این دوده‌ها باعث می‌شود فشار جو آنها را به گرافیت تبدیل کند. پایین‌تر رفتن این گرافیت‌ها با افزایش فشار همراه بوده و باعث تبدیل آنها به الماس می‌شود. کوین بینز سیاره‌شناس دانشگاه ویسکانسین- مدیسون می‌گوید: «به این ترتیب سالانه هزاران تن الماس تولید می‌شود و من تخمین می‌زنم در اعماق جو این سیارات لایه‌ای به ضخامت ۳۰۰۰۰ کیلومتر از الماس شکل گرفته است.» همچنین آنها احتمال می‌دهند اقیانوس‌های دائمی الماس مذاب در این سیاره وجود داشته باشد. پروفسور پیتررید استاد دانشگاه آکسفور می‌گوید اینکه کربن به شکل الماس در مشتری و کیوان وجود داشته باشد قابل‌قبول است؛ اما نه آن‌طوری که روی زمین می‌بینیم: «به جای قطعات الماس به احتمال زیاد ابرهایی از الماس فشرده وجود خواهد داشت.» محققان می‌گویند حتی با فرض وجود الماس به شکل زمینی آن، به آنها بسیار دشوار است؛ چون فشار جو در آنجا یک میلیون برابر کره زمین است. بنابراین به نظر می‌رسد باید به دنبال راه‌های آسان‌تری برای دسترسی به الماس گشت، مثل کشف الماس در معادن آتشفشانی زمین، نه سفر با یک ابر سفینه به یک غول گازی شکل با شرایط مرگبار و فشار زیاد و حرارتی به اندازه سطح خورشید.