Curious Kids هي سلسلة للأطفال من جميع الأعمار. إذا كان لديك سؤال تريد أن يجيب عليه أحد الخبراء، فأرسله إلى Curiouskidsus@theconversation.com.
لماذا تمتلك بعض الكواكب أقمارًا والبعض الآخر لا؟ – سيدارت، 6 سنوات، تكساس
على الأرض، يمكنك النظر إلى الأعلى ليلاً ورؤية القمر يسطع من على بعد مئات الآلاف من الأميال. ولكن إذا ذهبت إلى كوكب الزهرة، فلن يكون الأمر كذلك. ليس كل كوكب لديه قمر، فلماذا تمتلك بعض الكواكب عدة أقمار، بينما لا يوجد لدى بعضها الآخر أي أقمار؟
أنا مدرس فيزياء تابع النظريات الحالية التي تصف سبب وجود أقمار لبعض الكواكب وعدم وجود أقمار لدى البعض الآخر.
أولا، يسمى القمر تابعا طبيعيا. يشير علماء الفلك إلى الأقمار الصناعية على أنها أجسام موجودة في الفضاء تدور حول أجسام أكبر. بما أن القمر ليس من صنع الإنسان، فهو قمر طبيعي.
حاليًا، هناك نظريتان رئيسيتان حول سبب وجود أقمار لبعض الكواكب. يتم التقاط الأقمار بواسطة الجاذبية إذا كانت ضمن ما يسمى بنصف قطر مجال هيل للكوكب، أو يتم تشكيلها مع النظام الشمسي.
نصف قطر مجال هيل
تمارس الأجسام قوة جاذبية على الأجسام الأخرى القريبة. كلما كان الجسم أكبر، كلما زادت قوة الجذب.
قوة الجاذبية هذه هي السبب وراء بقائنا جميعًا على الأرض بدلاً من أن نطفو بعيدًا.
تهيمن قوة الجاذبية الكبيرة على النظام الشمسي، والتي تبقي جميع الكواكب في مداراتها. الشمس هي الجسم الأكثر كتلة في نظامنا الشمسي، مما يعني أن لها تأثير الجاذبية الأكبر على الأجسام مثل الكواكب.
لكي يتمكن القمر الصناعي من الدوران حول كوكب ما، يجب أن يكون قريبًا بدرجة كافية حتى يتمكن الكوكب من بذل قوة كافية لإبقائه في المدار. الحد الأدنى للمسافة التي يمكن أن يحتفظ بها الكوكب بقمر صناعي في مداره يسمى نصف قطر كرة هيل.
يعتمد نصف قطر كرة هيل على كتلة الجسم الأكبر والجسم الأصغر. يعد القمر الذي يدور حول الأرض مثالًا جيدًا لكيفية عمل نصف قطر كرة هيل. تدور الأرض حول الشمس، لكن القمر قريب بدرجة كافية من الأرض بحيث تستحوذ عليه جاذبية الأرض. يدور القمر حول الأرض، وليس حول الشمس، لأنه يقع ضمن نصف قطر كرة هيل للأرض.
تمتلك الكواكب الصغيرة مثل عطارد والزهرة نصف قطر كروي صغير، لأنها لا تستطيع ممارسة قوة جذب كبيرة. من المرجح أن يتم سحب أي أقمار محتملة بواسطة الشمس بدلاً من ذلك.
ولا يزال العديد من العلماء يتطلعون لمعرفة ما إذا كانت هذه الكواكب كان لها أقمار صغيرة في الماضي. بالعودة إلى فترة تكوين النظام الشمسي، ربما كان لديهم أقمار تحطمت بسبب الاصطدامات بأجسام فضائية أخرى.
المريخ لديه قمرين، فوبوس ودييموس. لا يزال العلماء يتناقشون حول ما إذا كانت هذه الأجسام جاءت من كويكبات مرت بالقرب من نصف قطر كرة هيل للمريخ واستحوذ عليها الكوكب، أو إذا كانت قد تشكلت في نفس الوقت الذي تشكلت فيه المجموعة الشمسية. المزيد من الأدلة تدعم النظرية الأولى، لأن المريخ قريب من حزام الكويكبات.
يمتلك كل من المشتري وزحل وأورانوس ونبتون نصف قطر كروي أكبر، لأنها أكبر بكثير من الأرض والمريخ وعطارد والزهرة، كما أنها أبعد عن الشمس. يمكن لسحب جاذبيتها أن تجذب وتبقي المزيد من الأقمار الصناعية الطبيعية مثل الأقمار في مدارها. على سبيل المثال، كوكب المشتري لديه 95 قمرا، في حين أن زحل لديه 146 قمرا.
أقمار تتشكل مع النظام الشمسي
وتشير نظرية أخرى إلى أن بعض الأقمار تشكلت في نفس الوقت الذي تشكلت فيه نظامها الشمسي.
تبدأ الأنظمة الشمسية بقرص كبير من الغاز يدور حول الشمس. وأثناء دوران الغاز حول الشمس، يتكثف مكونًا كواكب وأقمارًا تدور حولها. ثم تدور الكواكب والأقمار كلها في نفس الاتجاه.
ولكن من المحتمل أن يكون هناك عدد قليل فقط من الأقمار في نظامنا الشمسي قد تم إنشاؤها بهذه الطريقة. يتوقع العلماء أن الأقمار الداخلية لكوكب المشتري وزحل تشكلت أثناء نشوء نظامنا الشمسي لأنها قديمة جدًا. من المحتمل أن بقية الأقمار في نظامنا الشمسي، بما في ذلك الأقمار الخارجية لكوكب المشتري وزحل، قد استحوذت عليها الجاذبية من قبل كواكبها.
قمر الأرض مميز لأنه من المحتمل أن يكون قد تشكل بطريقة مختلفة. يعتقد العلماء أنه منذ فترة طويلة، اصطدم جسم كبير بحجم المريخ بالأرض. خلال هذا الاصطدام، طارت قطعة كبيرة من الأرض إلى مدارها وأصبحت القمر.
ويعتقد العلماء أن القمر تشكل بهذه الطريقة لأنهم عثروا على نوع من الصخور يسمى البازلت في التربة على سطح القمر. يبدو البازلت الموجود على القمر مثل البازلت الموجود داخل الأرض.
في نهاية المطاف، لا يزال السؤال عن سبب وجود أقمار لبعض الكواكب محل نقاش واسع النطاق، لكن عوامل مثل حجم الكوكب، وسحب الجاذبية، ونصف قطر مجال هيل، وكيفية تشكل نظامه الشمسي قد تلعب دورًا.
مرحبًا أيها الأطفال الفضوليون! هل لديك سؤال تود أن يجيب عليه أحد الخبراء؟ اطلب من شخص بالغ أن يرسل سؤالك إلى CuriousKidsUS@theconversation.com. من فضلك أخبرنا باسمك وعمرك والمدينة التي تعيش فيها.
وبما أن الفضول ليس له حد عمري – أيها البالغون، أخبرنا بما تتساءل عنه أيضًا. لن نتمكن من الإجابة على كل الأسئلة، لكننا سنبذل قصارى جهدنا.
تم إعادة نشر هذا المقال من The Conversation، وهي منظمة إخبارية مستقلة غير ربحية تقدم لك حقائق وتحليلات جديرة بالثقة لمساعدتك على فهم عالمنا المعقد. كتب بواسطة: نيكول جرانوتشي، جامعة كوينيبياك
اقرأ أكثر:
لا تعمل نيكول جرانوتشي لدى أي شركة أو مؤسسة أو تتشاور معها أو تمتلك أسهمًا فيها أو تتلقى تمويلًا منها قد تستفيد من هذه المقالة، ولم تكشف عن أي انتماءات ذات صلة بعد تعيينها الأكاديمي.