حلقات زحل هي واحدة من جواهر النظام الشمسي ، لكن وقتها يبدو قصيرًا ووجودها سريع الزوال.
دراسة جديدة يبلغ عمر الحلقات 400 مليون إلى 100 مليون سنة – وهو جزء يسير من عمر النظام الشمسي. هذا يعني أننا محظوظون لأننا نعيش في عصر يتمتع فيه الكوكب العملاق بحلقاته الرائعة. تشير الدراسات أيضًا إلى أنها ستنقرض في غضون 100 مليون سنة أخرى.
تمت ملاحظة الحلقات لأول مرة في عام 1610 من قبل عالم الفلك جاليليو جاليلي ، الذي وصفها في البداية ، نظرًا لحدود دقة تلسكوبه ، على أنها كوكبان صغيران على كل جانب من جوانب الكرة الرئيسية لزحل ، ويبدو أنهما على اتصال جسدي به.
في عام 1659 ، نشر عالم الفلك الهولندي كريستيان هيغنز Systema Saturniumفي ذلك ، وصف لأول مرة نظامًا رقيقًا مسطحًا لا يمس الكوكب.
كما أوضح كيف يتغير مظهر الكواكب أثناء دورانهما حول الشمس ولماذا يختفيان أحيانًا عند رؤيتهما من الأرض. هذا لأن هندسة المشاهدة الخاصة بهم تجعلنا نراهم على الأرض من حين لآخر.
أي شخص لديه زوج من المناظير أو زوج من مناظير الفناء الخلفي المتواضع سيرى الحلقات. تتشكل الحلقات باللون الأبيض على الكرة الصفراء الباهتة لزحل ، وتتكون بالكامل تقريبًا من مليارات جزيئات الجليد المائي التي تتألق من خلال تشتت ضوء الشمس.
من بين هذه الأجسام الجليدية أجسام مظلمة ومغبرة. في علوم الفضاء ، يشير مصطلح “الغبار” عادة إلى الحبوب الصغيرة مادة صخرية أو معدنية أو غنية بالكربون أغمق من الجليد. ويشار إلى هذه مجتمعة باسم النيازك الدقيقة. هذه الحبوب تتخلل النظام الشمسي.
من حين لآخر ، يمكن رؤيتها وهي تشاهد النجوم من خلال الغلاف الجوي للأرض ليلاً. تمتلك حقول الجاذبية للكواكب تأثير تكبير أو تركيز هذا “السقوط” الترابي الكوكبي.
بمرور الوقت ، يضيف هذا التراكم كتلة إلى كوكب ويغير تركيبته الكيميائية. كوكب زحل هو كوكب عملاق من الغاز يبلغ قطره 60.000 كيلومتر ، وكتلته 9.5 أضعاف كتلة الأرض ، وكتلة 95 مرة كتلة الأرض. هذا يعني أنه يحتوي على “بئر جاذبية” كبير جدًا (مجال الجاذبية حول جسم في الفضاء) ، وهو فعال جدًا في دفع الحبيبات المتربة نحو زحل.
اتجاه الصراع
تشغل الحلقات مساحة شاسعة تمتد من حوالي 2000 كيلومتر من قمم سحابة زحل إلى حوالي 80000 كيلومتر. عندما يمر الغبار المتساقط من خلاله ، يمكن أن يصطدم بجزيئات الجليد في الحلقات. بمرور الوقت ، يُظلم الغبار الحلقات تدريجيًا ويزيد من كتلتها.
Cassini-Huygens هي مركبة فضائية آلية تم إطلاقها في عام 1997. وصلت إلى زحل في عام 2004 ودخلت المدار حول الكوكب ، حيث بقيت حتى اكتمال المهمة في عام 2017. واحدة من الأدوات على متن الطائرة محلل الغبار الكوني (CDA).
باستخدام بيانات من CDA ، قارن المؤلفون في الورقة الجديدة عدد الغبار الحالي في الفضاء حول زحل بالكتلة المقدرة للمادة المتربة الداكنة في الحلقات. ووجدوا أن الحلقات لم يكن عمرها 400 مليون سنة ويمكن أن تكون أصغر بـ 100 مليون سنة. قد تبدو هذه نطاقات زمنية طويلة ، لكنها أقل من عُشر عمر النظام الشمسي البالغ 4.5 مليار سنة.
هذا يعني أيضًا أن الحلقات لم تتشكل في وقت قريب من تشكل زحل أو الكواكب الأخرى. هم ، من الناحية الكونية ، أحدث الإضافات إلى النظام الشمسي. لأكثر من 90٪ من كتلة زحل ، لا يفعلون ذلك.
نجمة الموت
وهذا يقودنا إلى لغز آخر: كيف تشكلت الحلقات في المقام الأول ، حيث تشكلت جميع الكواكب والأقمار الرئيسية في النظام الشمسي في وقت مبكر جدًا؟ تُقدَّر الكتلة الإجمالية للحلقات بحوالي نصف كتلة أحد أقمار زحل الجليدية الأصغر ، والتي يُظهر العديد منها سمات تأثير هائلة على أسطحها.
واحد على وجه الخصوص ، القمر الصغير ميماسالملقب بنجمة الموت ، يحتوي سطحه على فوهة صدمية بطول 130 كيلومترًا تُعرف باسم Herschel.
إنها ليست بأي حال من الأحوال أكبر حفرة في النظام الشمسي. ومع ذلك ، يبلغ عرض ميماس حوالي 400 كيلومتر ، لذا فإن هذا التأثير لن يتطلب الكثير من الطاقة لتدمير القمر. مثل الحلقات ، يتكون ميماس من جليد مائي ، لذلك ربما تكونت الحلقات من مثل هذا التأثير الكارثي.
حلقة المطر
ومع ذلك ، حتى لو تشكلت بالفعل ، فإن مستقبل حلقات زحل موضع شك. يحدث تأثير حبيبات الغبار على جزيئات الجليد بسرعات عالية للغاية ، مما يؤدي إلى انفصال قطع صغيرة من الجليد والغبار عن الجسيمات الأم.
تتسبب الأشعة فوق البنفسجية القادمة من الشمس في أن تصبح هذه الجسيمات مشحونة كهربائيًا التأثير الكهروضوئي. مثل الأرض ، يمتلك زحل مجالًا مغناطيسيًا ، وبمجرد شحنه ، يتم إطلاق هذه القطع الصغيرة من الجليد من النظام الحلقي وتحتجز بواسطة المجال المغناطيسي للكوكب.
بالاقتران مع جاذبية الكوكب العملاق ، يتم إجبارهم بعد ذلك على النزول إلى الغلاف الجوي لكوكب زحل. لوحظت هذه “الدشات الحلقية” لأول مرة عن بُعد في أوائل الثمانينيات من قبل مركبتَي فوييجر 1 وفوييجر 2 أثناء تحليقهما القصير لزحل.
آخر المستجدات 2018 الورقة الأولى استخدم العلماء مرة أخرى تعداد الغبار من CDA ، تحلق كاسيني بين الحلقات وقمم سحابة زحل ، لتحديد مقدار الجليد والغبار المفقود من الحلقات بمرور الوقت. أظهرت الدراسة أن حوض سباحة بحجم أولمبي يُفقد من الحلقات في الغلاف الجوي لكوكب زحل كل نصف ساعة.
تم استخدام معدل التدفق هذا لتقدير أنه ، نظرًا لكتلتها الحالية ، ستختفي الحلقات في غضون 100 مليون سنة. هذه الحلقات الجميلة لها تاريخ صاخب ، وما لم يتم ملؤها بطريقة ما ، فسوف يمتصها زحل.
جاريث دوريانزميل أبحاث ما بعد الدكتوراه في علوم الفضاء ، جامعة برمنجهام
تم إعادة نشر هذه المقالة محادثة تحت رخصة المشاع الإبداعي. واصل القراءة المقالة الأصلية.
“متعصب للموسيقى. مستكشف متواضع جدا. محلل. متعصب للسفر. مدرس تلفزيوني متطرف. لاعب.”