برخورد دو قمر منجر به تشکیل حلقه‌های زیبای اطراف زحل شده است!

به گزارش مجله خبری نگار/اقتصاد ایران، در میان سیارات منظومه شمسی، زحل با حلقه‌های شاخص خود و شمار چشمگیر ۲۷۴ قمر، تخیل انسان را برمی‌انگیزد. اما پژوهشی جدید، نظریه‌های مربوط به برخوردی باستانی را که محیط زحل را به شکلی که امروز می‌شناسیم شکل داده است، دوباره زنده می‌کند؛ به‌ویژه در مورد تیتان، بزرگ‌ترین قمر آن.

این مطالعه که برای انتشار در نشریه The Planetary Science Journal پذیرفته شده، به معمای سن جوان حلقه‌های زحل و همچنین ویژگی غیرعادی مدار تیتان می‌پردازد. پژوهشگرانی به سرپرستی ماتیا چووک از مؤسسه SETI این احتمال را بررسی کرده‌اند که تیتان از برخورد دو قمر متولد شده و پیامد آن برخورد، بعد‌ها به شکل‌گیری حلقه‌های جوان‌تر زحل انجامیده است.

نخستین نمای نزدیک بشر از زحل، ششمین سیاره از خورشید، در سال ۱۹۷۹ توسط فضاپیمای Pioneer ۱۱ ناسا به دست آمد. پس از آن، Voyager ۱ و Voyager ۲ چند سال بعد عبور‌های نزدیک خود را انجام دادند. اما این کاسینی بود که زحل را با وضوح بیشتری در معرض مطالعه قرار داد. این فضاپیما طی مأموریت ۱۳ ساله خود، داده‌های ارزشمندی درباره زحل، حلقه‌ها و اقمار آن گردآوری کرد تا دانشمندان زمینی آنها را تحلیل کنند.

با این حال، بخشی از داده‌های ارسالی کاسینی برخی باور‌های دیرینه اخترشناسان را به چالش کشید. برای مثال، چندین قمر از میان اقمار متعدد زحل دارای مدار‌هایی نامتقارن و نامعمول بودند که با معادلات موجود به‌طور کامل همخوانی نداشتند. همچنین مشخص شد که حلقه‌های زحل بسیار جوان‌تر از حد انتظار هستند.

در سال ۲۰۲۲، گروهی از اخترشناسان پیشنهاد کردند که اگر زحل حدود ۱۰۰ میلیون سال پیش قمری را از دست داده باشد، این ناهماهنگی‌ها منطقی‌تر می‌شوند. مطالعه اخیر این فرضیه را با استفاده از شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای آزموده است تا بررسی کند آیا وجود قمری اضافی می‌توانسته آن‌قدر به زحل نزدیک شود که حلقه‌ها را پدید آورد.

بدیهی است که پیامد چنین برخوردی باید با توزیع و ویژگی‌های اقمار امروزی زحل سازگار باشد. پژوهشگران در مقاله خود اشاره کردند که آنچه آنها را به نقطه شروع مناسب هدایت کرد، وجود یک ناهنجاری پایدار در شبیه‌سازی‌هایشان بود.

به‌طور مشخص، افزودن یک قمر اضافی ناپایدار در شبیه‌سازی‌ها باعث می‌شد هایپریون از سامانه حذف شود، و همین موضوع نشان می‌داد که مسئله‌ای اساسی در کار است. تیم پژوهشی همچنین اشاره کرد که مدار هایپریون با مدار تیتان قفل شده، اما این قفل مداری نیز احتمالاً تنها چند صد سال قدمت دارد.

در نهایت، تیم پژوهشی به سناریویی محتمل رسید. اگر به جای یک قمر، دو قمر اولیه وجود داشته‌اند چه؟ اگر «پروتو-تیتان» با «پروتو-هایپریون» کوچک‌تر ادغام شده باشد، این موضوع می‌تواند فقدان کلی دهانه‌های برخوردی بر سطح قمر را توضیح دهد. پژوهشگران گفتند که اگر جرمی کوچک‌تر پیش از ادغام، مدار تیتان را دستخوش اختلال کرده باشد، در آن صورت مدار بیضوی و غیرعادی تیتان نیز قابل توضیح خواهد بود. سپس بقایای تیتان می‌توانستند به هم بپیوندند و هایپریون را شکل دهند.

در مورد حلقه‌های زحل، پژوهشگران با شگفتی دریافتند که مدار بیضوی تیتان بیش از آنچه انتظار می‌رفت، اقمار درونی سیاره را بی‌ثبات می‌کند. این بی‌ثباتی، مدار اقمار کوچک‌تر را مختل کرده و آنها را به مسیر‌های افراطی سوق می‌دهد که در نهایت به برخورد‌های عظیم انجامیده و حلقه‌ها را شکل داده‌اند.

با این حال، تیم پژوهشی اکنون چشم امید به مأموریت Dragonfly ناسا دوخته؛ مأموریتی که قرار است در سال ۲۰۳۴ به تیتان برسد.