حاول أن تتخيل زحل بدون حلقاته المميزة. الآن تصور قمرين جليديين كبيرين يقتربان من بعضهما شيئًا فشيئًا حتى – بوم. فوضى. ما كان صلباً أصبح الآن سائلاً. شظايا الماس متناثرة في الظلام. تتساقط العديد من الشظايا الجليدية بالقرب من زحل، وتبقى هناك وتتراقص حول العملاق الغازي في انسجام تام، لتشكل في النهاية أقراص الجسم الثقيلة الوزن الرائعة.
يأتي هذا المشهد المذهل ضمن محاولة للإجابة على أحد أعظم ألغاز النظام الشمسي: من أين أتت حلقات زحل، ومتى تشكلت؟
تميل دراسة، نُشرت هذا الأسبوع في مجلة The Astrophysical Journal، إلى فكرة أن عمرها لا يبلغ مليارات السنين، ولكنها تم صناعتها في الماضي الفلكي الحديث – ربما عن طريق اصطدام قمرين متواضعين الحجم مرقطين بالصقيع على بعد بضع مئات من الملايين فقط. سنين مضت.
اشترك في النشرة الإخبارية لصحيفة The Morning الإخبارية من صحيفة نيويورك تايمز
وقال جاكوب كيجيريس، عالم الأبحاث في مركز أبحاث أميس التابع لناسا في ماونتن فيو، كاليفورنيا، وأحد مؤلفي الدراسة: “أنا متأكد من أنه كان من الرائع معرفة ما إذا كان لدى الديناصورات تلسكوب جيد بما فيه الكفاية”.
اختبر كيجيريس وزملاؤه فرضية الحلقات الأصغر سنًا باستخدام الأبحاث الموزعة في بريطانيا باستخدام منشأة الحوسبة المتقدمة. سمح نظام الحوسبة الفائقة هذا للباحثين بإعادة إنشاء هذه الكارثة بشكل متكرر بمزيد من التفاصيل بالإضافة إلى آثارها المباشرة، ووجدوا أن قصة الأصل هذه معقولة.
قد تساعد عمليات المحاكاة التي أجراها الفريق العلماء في دراسة ليس فقط نشأة حلقات زحل، بل جميع العوالم. وقال سكوت شيبارد، عالم الفلك في معهد كارنيجي للعلوم في واشنطن، والذي لم يشارك في الدراسة الجديدة، إن زحل، بأقماره التي لا تعد ولا تحصى، “يمكن اعتباره نظامًا شمسيًا صغيرًا”. “زحل هو مختبر مثالي لفهم كيفية تشكل الكواكب والأقمار.”
يبلغ عمر زحل 4.5 مليار سنة، وهو تقريبًا أكبر من عمر الشمس. كان يُعتقد أن حلقاته قديمة بالمثل حتى قامت المركبة الفضائية كاسيني بدراسة الكوكب عن قرب لمدة 13 عامًا. وعلى مدى مليارات السنين، كان من المفترض أن تتلطخ بالحطام الفضائي المغبر الآخر. لكن الحلقات الجليدية بدت لامعة ونظيفة للغاية بحيث لا يمكن اعتبارها بدائية.
وقد أقنع هذا، إلى جانب أدلة أخرى، العديد من العلماء الذين يدرسون زحل بأن الحلقات ظهرت قبل بضع مئات الملايين من السنين. إذا لم تظهر خلال فترة الهرج والمرج التي شهدها النظام الشمسي المبكر عندما كانت الأجسام الكبيرة تصطدم بشكل روتيني، فهذا يعني أنها تشكلت في الأيام الذهبية نسبيًا في الماضي الفلكي الحديث. ولكن كيف؟
لدى زحل الآن ما لا يقل عن 145 قمرًا، وربما امتلك الكثير منها قبل أن يطور حلقات. ويجادل العلماء بأن الجاذبية الهائلة للشمس ربما تكون قد زعزعت استقرار بعض مدارات الأقمار تدريجيًا، وبلغت ذروتها في اصطدام قمرين.
وجدت الدراسة الجديدة أن الاصطدام بين قمرين صناعيين جليديين من شأنه أن يؤدي إلى انفجار الكثير من القصاصات المجمدة باتجاه زحل. إذا عبر هذا الجليد وظل خلف حد روش – وهو الحد الذي تؤدي بعده المد والجزر الثقالية للكوكب إلى تفكك الأقمار – فسيكون لديه فرصة لتشكيل تلك الحلقات.
وربما تكون الشظايا المتبقية بعد الحد الأقصى قد اصطدمت بأقمار صناعية أخرى، مما أدى إلى تشتيتها وإطلاق المزيد من المواد، وهو النوع الذي يمكن أن يتجمع معًا لتكوين أقمار حديثة الولادة.
ليس من الواضح أي من الأقمار الحالية يعتبر مراهقًا نسبيًا. لكن ريا، ثاني أكبر قمر لكوكب زحل بعد تيتان، قد يكون مثالا على ذلك. لو كان أكبر سنًا، لكان قد عاش خلال الجاذبية المختلفة، وسيكون مداره أكثر انحرافًا. لكن بدلًا من ذلك، فإن ريا دائري ومسطح، مما يشير إلى أنه تشكل مؤخرًا جدًا – ربما تم بناؤه من تلك المواد التي تم إطلاقها حديثًا لصنع القمر.
قد تحتوي بعض أقمار زحل على محيطات تحت سطح الأرض صالحة للسكن. ولكن إذا كانت تلك الأقمار أصغر سنًا مما يُعتقد، فمن الممكن تقليل هذا الاحتمال.
وقال كيجيريس: “ما زلنا لا نعرف ما هي فرص تطور الحياة هناك”. ولكن إذا كانت بعض هذه الأقمار أصغر سنا مما يعتقد العلماء، فإن ذلك قد يقلل من فرص وجود الحياة هناك.
لن يتم حل الجدل طويل الأمد حول مصدر هالات زحل من خلال هذه الدراسة. لكنه يؤكد على أن الخواتم سريعة الزوال ومتغيرة باستمرار، وليست زخارف ثابتة.
وقال كيجيريس: “سواء كان زحل أو أي مكان آخر، أعتقد أنه من الممتع مدى دراماتيكية النظام الشمسي”.
ج.2023 شركة نيويورك تايمز