حلقههای زحل از پشت چشمیِ یک تلسکوپ خانگی جاودانه و قدیمی به نظر میرسند، اما شواهد متعدد نشان میدهند که آنها احتمالاً پدیدههایی نسبتاً جدید در منظومه شمسی هستند. این ایده غافلگیرکننده، دانشمندان را واداشته تا به دنبال یک «فصل گمشده» در تاریخ قمرهای زحل بگردند.
یکی از جالبترین فرضیات کنونی این است که تایتان (بزرگترین قمر زحل و تنها قمری که جو غلیظی دارد) میتواند نقشی محوری در این داستان داشته باشد. در مطالعهای به رهبری «ماتیا شوک»، دانشمند مؤسسه SETI، محققان زنجیرهای از اتفاقات را ترسیم کردهاند که در آن، برخورد قمرها به شکلگیری تایتان و حلقههایی که امروز میبینیم، کمک کرده است!
سرنخی از اعماق زحل
فضاپیمای کاسینی در اواخر مأموریت خود، اندازهگیریهای دقیقی از ساختار داخلی زحل انجام داد. این دادهها نشان داد که جرم در داخل سیاره چگونه توزیع شده است؛ عاملی که بر حرکت تقدیمی محور چرخش زحل تأثیر میگذارد.
سالها محققان معتقد بودند که چرخه حرکت تقدیمی زحل با نپتون هماهنگ است. این همترازی باعث میشد برهمکنشهای گرانشی بین دو سیاره به تدریج باعث کج شدن زحل شود و حلقههای آن را در وضعیتی قرار دهد که ما امروز به شکلی واضح آنها را میبینیم.
با این حال، آخرین مانورهای نزدیک کاسینی نشان داد که جرم زحل کمی بیشتر از آنچه پیشبینی میشد، در هسته آن متمرکز شده است. این تفاوت ظریف، نرخ حرکت تقدیمی سیاره را تغییر میدهد؛ به این معنا که زحل دیگر با نپتون همگام نیست. برای حل این تناقض، محققان دانشگاه MIT و برکلی پیشنهاد دادند که زحل احتمالاً زمانی یک قمر اضافی داشته است. در سناریوی آنها، آن قمر بعدها بر اثر یک برخورد گرانشی نزدیک با تایتان، از مدار خارج شده و بقایای آن در نهایت به شکلگیری حلقهها کمک کرده است.
هایپریون: یک شاهد کلیدی
تیم مؤسسه SETI برای بررسی واقعبینانه بودن این سناریو، شبیهسازیهای کامپیوتری انجام دادند. نتایج نشان داد که بهجای تولید مستقیم حلقهها، رایجترین پیامد، برخورد بین آن قمر گمشده و تایتان بوده است.
یک دلیل مهم برای این ادعا، هایپریون است؛ قمر کوچک و نامنظمی که به شکلی آشفته به دور زحل میچرخد. هایپریون در وضعیت «تشدید مداری» با تایتان قرار دارد؛ یعنی رابطه گرانشی آنها باعث میشود حرکاتشان در یک نسبت پایدار باقی بماند.
«ماتیا شوک» میگوید:
هایپریون، کوچکترین در میان قمرهای اصلی زحل، مهمترین سرنخ را درباره تاریخچه این منظومه به ما داد. در شبیهسازیهایی که قمر اضافی ناپایدار میشد، هایپریون اغلب از دست میرفت و تنها در موارد نادری باقی میماند. ما متوجه شدیم که قفل گرانشی تایتان و هایپریون نسبتاً جوان است و تنها چند صد میلیون سال قدمت دارد؛ یعنی تقریباً همان زمانی که قمر اضافی ناپدید شده است. شاید هایپریون از این آشوب جان سالم به در نبرده، بلکه خودِ محصولِ آن بوده است. اگر قمر اضافی با تایتان ادغام شده باشد، احتمالاً قطعاتی را در نزدیکی مدار تایتان تولید کرده و این دقیقاً همان جایی است که هایپریون شکل گرفته است.
تایتان؛ محصول ادغام دو قمر
طبق این مدل جدید، خودِ تایتان حاصل برخورد دو قمر قدیمی است: جرمی بزرگ به نام «پروتو-تایتان» (تقریباً همجرم تایتان امروزی) و همراهی کوچکتر به نام «پروتو-هایپریون». ادغامی در این مقیاس باعث شده سطح تایتان کاملاً دگرگون و بازسازی شود، که میتواند توضیحی برای تعداد کم دهانههای برخورد روی سطح آن باشد.
پیش از این برخورد، «پروتو-تایتان» احتمالاً بیشتر شبیه به قمر کالیستو در مشتری بوده است؛ یعنی پر از دهانههای برخورد و بدون جو غلیظ. همچنین محققان دریافتند که «پروتو-هایپریون» پیش از ناپدید شدن، توانسته مدار قمر دوردست زحل یعنی یاپتوس را منحرف کند و به یکی دیگر از معماهای دیرینه زحل پاسخ دهد.
حلقهها چگونه پدید آمدند؟
اگر تایتان از ادغام دو قمر به وجود آمده، حلقهها چطور شکل گرفتند؟ محققان معتقدند برخورد تایتان یک واکنش زنجیرهای ایجاد کرده است. مدار کمی کشیده (بیضوی) تایتان میتواند قمرهای داخلی را ناپدید یا ناپایدار کند. قمرهای کوچکتری که در دام این کشش گرانشی افتادند، مدارهایشان کشیده شد و احتمال برخوردهای شدید بین آنها افزایش یافت.
تخمین زده میشود که این موج دوم برخوردها (که حلقهها را به وجود آورد) حدود ۱۰۰ میلیون سال پیش رخ داده باشد، یعنی مدتی پس از شکلگیری تایتان جدید.
مأموریت بعدی: دراگونفلای (Dragonfly)
مأموریت دراگونفلای ناسا که قرار است در سال ۲۰۳۴ به تایتان برسد، میتواند مدارک نهایی را پیدا کند. این کوادکوپتر هستهای سطح تایتان و ترکیب شیمیایی آن را بررسی خواهد کرد. اگر دراگونفلای نشانههایی از یک برخورد عظیم در حدود ۵۰۰ میلیون سال پیش پیدا کند، این نظریه ثابت میشود که تایتان از یک برخورد هولناک متولد شده؛ برخوردی که کل سیستم قمرهای زحل را بازسازی کرده و در نهایت حلقههای نمادین آن را به وجود آورده است.
منبع: Scitechdaily
