راز حلقه های شگفت انگیز سیاره زحل

گروه علمی: ز میان تمام حلقه‌های منظومه شمسی، حلقه‌های زحل، بدون شک، دیدنی‌ترین حلقه‌ها هستند. برخلاف دایره‌های نازک غبار و صخره‌ای که مشتری، اورانوس، نپتون و حتی یک سیاره کوتوله کمربند کویپر به نام Haumea را احاطه کرده‌اند، منظومه حلقه‌ای رنگارنگ زحل یک چیز با شکوه است. ساختاری پیچیده که هر یک از هفت حلقه‌اش با سرعت‌های متفاوتی حرکت می‌کنند.

با این همه، جالب اینجاست که همان دیسکی که زحل به آن شهرت دارد به‌طور تکان‌دهنده‌ای جوان به نظر می‌رسد. در واقع، شواهد حاکی از آن است که این سیستم حلقه فقط ۱۰۰ میلیون سال قدمت دارد. توضیح اینکه چرا حلقه‌ها تا این حد پس از تشکیل بقیه منظومه شمسی ظاهر شدند، بسیار چالش برانگیز بوده است. این چالش حتی برخی از دانشمندان را به این سوال واداشته است که آیا تفسیر این شواهد درست بوده است یا خیر.اکنون گروهی از دانشمندان که در حال مطالعه بر روی ویژگی‌های دیگری از زحل بودند، به طور تصادفی به شواهدی دست یافتند که می‌تواند توضیحی منطقی برای حلقه‌های شگفت انگیز این سیاره ارائه دهد. این دانشمندان می‌گویند که حلقه‌های زحل به احتمال زیاد حاصل پودر شدن قمر گمشده‌ای است که روزی به دور این سیاره می‌چرخید. اگر حلقه‌های زحل از یک قمر پودر شده ساخته شده باشند، نه تنها می‌تواند شکل گیری حلقه‌ها را توجیه کند بلکه دو ویژگی عجیب دیگر این سیاره یعنی شیب محوری آن و مدار عجیب و غریب و به سرعت در حال گسترش بزرگترین قمر آن را توضیح دهد.

هر سیاره در منظومه شمسی دارای یک شیب محوری است که زاویه بین محور چرخشی و صفحه مداری است. شیب زحل ۲۶.۷ درجه است که شبیه به شیب زمین، مریخ و نپتون است. با این حال، این شیب در حال شدیدتر شدن است، که دانشمندان آن را به قمر تیتان نسبت می‌دهند. طبق تحقیقات قبلی، زنجیره‌ای از فعل و انفعالات گرانشی از زحل تا تیتان تا نپتون تأثیر قابل توجهی بر شیب محوری جهان‌های حلقه دار داشته است. سرعتی که زحل روی محور چرخشی خود می‌چرخد (تقبل چرخشی) بسیار نزدیک به سرعتی است که کل مدار نپتون در آن می‌چرخد (تقبل مداری)، پدیده‌ای که به عنوان رزونانس شناخته می‌شود.

مطالعه جدید که توسط تیمی به رهبری جک ویزدام، ستاره شناس از موسسه فناوری ماساچوست انجام شد، چیز عجیبی پیدا کرد. آن‌ها از داده‌های گرانشی فضاپیمای کاسینی ناسا و مدلی از ساختار داخلی سیاره استفاده کردند تا ببینند آیا زحل هنوز با نپتون در رزونانس است یا خیر. گام بعدی این بود که بفهمند چه چیزی می‌تواند مدار تیتان را به طرز چشمگیری تغییر دهد. دانشمندان در این زمینه متوجه قمر‌های زحل شدند. زحل با ۸۲ قمر، بیشترین تعداد قمر در منظومه شمسی را دارد. دانشمندان می‌گویند اگر زحل یک قمر اضافی داشت که بی‌ثبات می‌شد، می‌توانست سبقت سیاره را تغییر دهد و به آن کمک کند تا از طنین خود با نپتون فرار کند.

دانشمندان برای بررسی این موضوع صد‌ها شبیه سازی را با در نظر گرفتن یک قمر فرضی به نام Chrysalis انجام دادند. در نهایت آن‌ها دریافتند که این سناریو می‌تواند همه ابهامات در خصوص زحل، همچون شیب محوری، مدار تیتان و حتی حلقه‌های جدید آن را توضیح دهد. این سناریو می‌گوید حدود ۱۶۰ میلیون سال پیش، مدار Chrysalis بی ثبات شد و این باعث شد که کاملاً به زحل نزدیک شود. در ادامه بخش عظیمی از این قمر به زحل برخورد کرد، اما آنقدر مواد کافی در مدار معلق ماند تا بتواند حلقه‌های این سیاره را تشکیل دهد.