اندماج كوني قديم يفسر تشكل تيتان وحلقات زحل

الولايات المتحدة - وكالة أنباء إخباري

اندماج كوني قديم يفسر تشكل تيتان وحلقات زحل

في سعي مستمر لكشف أسرار الكون، يواصل العلماء استكشاف الكواكب والأقمار في نظامنا الشمسي، وكل منها يحمل ألغازًا فريدة. وبينما تتجه الأنظار غالبًا إلى أسئلة مصيرية مثل تطور كوكب الزهرة إلى جحيم، أو إمكانية وجود حياة على المريخ، أو أصول الحياة على الأرض، يظل كوكب زحل، بجماله الأخاذ وحلقاته الأيقونية و274 قمرًا مؤكدًا، محط اهتمام كبير لعلماء الكواكب. إنهم يسعون جاهدين لفهم كيفية وزمان تشكلت هذه الحلقات المذهلة، وكيف ترتبط بأقماره المتعددة. تشير بعض الأبحاث إلى أن الحلقات هي بقايا تصادم قمري قديم، بينما تقترح أخرى أنها ناتجة عن أقمار انجرفت بالقرب من زحل وتمزقت بفعل جاذبيته الهائلة.

في تطور جديد يثري فهمنا للنظام الساتورني، تم نشر بحث جديد في مجلة علوم الكواكب (Planetary Science Journal) بعنوان "أصل هايبريون وحلقات زحل في عدم استقرار ساتورني ثنائي المرحلة". يترأس هذا البحث ماتيا تشوك من معهد SETI، والورقة متاحة حاليًا على موقع arxiv.org.

يؤكد الباحثون في ورقتهم أن "عمر الحلقات وبعض أقمار زحل يمثل سؤالًا مفتوحًا، وتشير خطوط متعددة من الأدلة إلى حدوث كارثة حديثة (قبل بضع مئات من ملايين السنين) شملت اضطراب أقمار سابقة". ويفسرون أن تيتان، أكبر أقمار زحل وثاني أكبر قمر في النظام الشمسي، يلعب دورًا محوريًا في تطور النظام الساتورني. فالهجرة المدية لتيتان مبتعدًا عن زحل لها تأثير قوي على النظام بأكمله. "الانحراف المحوري لزحل ومدار القمر الصغير هايبريون يمثلان سجلاً للتطور المداري السابق لتيتان"، حسبما يكتب المؤلفون.

يتميز زحل بميل محوري يبلغ حوالي 26.7 درجة، وهو أمر غير معتاد بالنسبة لعمالقة الغاز الذين يتوقع العلماء أن تتشكل بميول أصغر بكثير. هذا يشير إلى وجود حدث ما تسبب في هذا الميل، وقد يكون هذا الحدث هو هجرة تيتان. "من المرجح أن يكون الميل المحوري لزحل قد نتج عن رنين دوراني مداري طويل الأمد مع الكواكب الأخرى، بينما يعلق هايبريون في رنين متوسط الحركة مع تيتان، وكلا الظاهرتين مدفوعتان بالتوسع المداري لتيتان"، يوضح المؤلفون.

في السابق، اقترحت أبحاث أن زحل كان يمتلك قمرًا إضافيًا. في هذا السيناريو، واجه هذا القمر لقاءً قريبًا مع تيتان الضخم، وتم إخراجه من مداره، ثم تمزق لتشكيل حلقات زحل. استخدم الباحثون عمليات محاكاة لفهم كيفية حدوث ذلك، واختبار فكرة أن قمرًا إضافيًا يمكن أن يقترب بما يكفي من زحل لتكوين حلقاته. ويشيرون إلى أن نتائجهم يمكن أن تفسر جوانب متعددة للنظام الساتورني التي حيرت الباحثين: العمر الحديث لحلقات زحل، الميل الغريب لقمر زحل إيابيتوس (Iapetus) الذي يميل بحوالي 15 درجة مقارنة بالمستوى الاستوائي لزحل، ومعدل هجرة تيتان غير العادي ونقص الفوهات الصدمية على سطحه.

هنا يأتي دور قمر زحل هايبريون، الذي يتميز بشكله الغريب. إنه أحد أكبر الأجسام المعروفة التي لم تستدر بفعل الجاذبية ولها شكل غير منتظم، وغالبًا ما يوصف بأنه يشبه شكل عين الجوز. بينما يشتهر إيابيتوس بحافته الاستوائية غير العادية، واختلاف لونه بين الجانب المشرق والمظلم، فإن شكله غير المنتظم يوصف أيضًا بأنه يشبه عين الجوز.

"كان هايبريون، الأصغر بين أقمار زحل الرئيسية، هو المفتاح الأكثر أهمية لفهم تاريخ النظام"، صرح المؤلف الرئيسي تشوك في بيان صحفي. "في عمليات المحاكاة حيث أصبح القمر الإضافي غير مستقر، كان هايبريون غالبًا ما يُفقد ولا ينجو إلا في حالات نادرة. أدركنا أن الارتباط بين تيتان وهايبيرون حديث نسبيًا، فقط بضع مئات من ملايين السنين. هذا يعود إلى نفس الفترة التي اختفى فيها القمر الإضافي. ربما لم ينج هايبريون من هذا الاضطراب ولكنه نتج عنه. إذا اندمج القمر الإضافي مع تيتان، فمن المحتمل أن ينتج شظايا بالقرب من مدار تيتان. هذا هو المكان الذي تشكل فيه هايبريون بالضبط".

توضح هذه اللوحات من البحث بعض نتائج المحاكاة. تظهر "إحدى المحاكاة التي اصطدم فيها بروتو-هايبيرون بتيتان، وأصبح المدار النهائي لإيابيتوس يشبه المدار الحالي". وتظهر اللوحة العلوية الرنين المتوسط (MMR) بين تيتان وبروتو-هايبيرون، وبين تيتان وإيابيتوس، بالإضافة إلى المحور شبه الرئيسي لتيتان. "وترسم اللوحتان الوسطى والسفلى اللامركزيات والميول لمدارات الأقمار الثلاثة بالنسبة لخط استواء زحل"، حسبما يكتب المؤلفون.

عندما انكسر الرنين الدوراني المداري لزحل مع الكواكب الأخرى، تشكل هايبريون أيضًا، وفقًا لنتائج المحاكاة. يقترح الباحثون أن القمر الإضافي كان قمرًا خارجيًا متوسط الحجم أطلقوا عليه اسم "بروتو-هايبيرون". أدى انكسار رنين زحل الدوراني المداري إلى زعزعة استقرار بروتو-هايبيرون، واصطدم بـ "بروتو-تيتان"، وهذا حدث قبل حوالي 400 مليون سنة. تراكمت بعض الحطام من الاصطدام على هايبريون، مما قد يفسر شكله. كما أن اضطراب بروتو-هايبيرون قبل الاصطدام يمكن أن يفسر الميل المداري لإيابيتوس، وأثار أيضًا اللامركزية المدارية لتيتان. أدى ذلك إلى سلسلة من الأحداث حيث تفاعل تيتان الرنيني مع الأقمار الداخلية "بروتو-ديون" و"بروتو-ريا"، مما أدى إلى زعزعة الاستقرار، والاصطدامات، وإعادة التراكم النهائية لأقمار زحل الداخلية وحلقاته. تراكم معظم الحطام في أقمار، بينما شكلت كمية أصغر الحلقات.

يشرح اندماج بروتو-تيتان وبروتو-هايبيرون أيضًا نقص الفوهات الصدمية على تيتان. على الرغم من أن هذا القمر الضخم قديم، إلا أن سطحه حديث جدًا بحيث لم يتعرض للكثير من الصدمات.

يمكن لأي شخص ينظر إلى صور نظام زحل أن يدرك أنه بيئة ديناميكية. لقد قدم الباحثون جدولًا زمنيًا واضحًا لتاريخ النظام الساتورني يمكنه تفسير ما نراه في النظام الآن. وعلى الرغم من أن الأحداث الموصوفة هنا وقعت قبل مئات الملايين من السنين ويصعب تأكيدها بشكل مباشر، إلا أنها توفر إطارًا مقنعًا لفهم تطور أحد أكثر الكواكب إثارة للإعجاب في نظامنا الشمسي.

وكالة أنباء إخباري