چرا زهره، سیارهای که از نظر اندازه، جرم و ترکیب تا این حد به زمین شباهت دارد، هیچ قمری ندارد؟ این پرسش قدیمی اخترشناسان حالا با یک پاسخ شگفتانگیز روبهرو شده است: شاید زهره قمر داشته، اما خودش آن را نابود کرده باشد.
پژوهشی تازه به سرپرستی «استیون کین» از دانشگاه کالیفرنیا ریورساید با مدلسازی کشمکش گرانشی میان زهره، خورشید و یک قمر فرضی در بازهای چند میلیارد ساله نشان داده که در بیشتر سناریوها، هر قمری در اطراف زهره سرنوشتی مرگبار پیدا میکرده است. نتایج این پژوهش که هنوز داوری همتا نشده و به صورت پیشانتشار در آرکایو منتشر شده، به گفتوگو با وبسایت اسپیسداتکام تشریح شده است.
همزاد ناسازگار زمین
زهره اغلب «همزاد زمین» خوانده میشود؛ قطر، جرم و ساختار سنگی آن به زمین بسیار نزدیک است و فاصلهاش از خورشید نیز تفاوت چندانی ندارد. اما شباهتها همینجا تمام میشود. دمای سطحی زهره به حدود ۴۶۰ درجه سانتیگراد میرسد؛ دمایی که سرب را ذوب میکند. فشار جو آن دهها برابر زمین است، بادهای سهمگین و ابرهای غلیظ اسید سولفوریک سراسر سیاره را پوشاندهاند.
مهمترین تفاوت ظاهری اما در آسمان است: زمین یک ماه بزرگ و پایدار دارد، زهره هیچ ندارد. در کل منظومه شمسی تنها دو سیاره بدون قمر هستند؛ عطارد و زهره. آیا زهره از ابتدا بیقمر بوده یا قمری داشته و آن را از دست داده؟
استیون کین میگوید: «من همیشه مجذوب شکلگیری و تکامل قمرها بودهام، بهویژه در مورد زهره، چون تمرکز اصلی پژوهش من بر تکامل این سیاره و احتمال سکونتپذیری آن در گذشته است. زهره و زمین تقریباً هماندازه و همجرم هستند، اما زمین یک ماه بزرگ دارد و زهره حتی یک خردهقمر بهدامافتاده هم ندارد. بیتردید زهره مانند زمین برخوردهای فراوانی را تجربه کرده و فرصت کافی — شاید حتی بیشتر از زمین — برای ساختن قمری مشابه ماه داشته است.»
شبیهسازی سرنوشت قمر فرضی
بر همین اساس، تیم کین دست به شبیهسازی زد. آنها سامانه سهجرمی زهره-قمر-خورشید را مدل کردند و اثر کشندی (تایدال) متقابل سیاره و قمر را در طیف وسیعی از شرایط آزمودند؛ از سرعتهای مختلف چرخش اولیه زهره گرفته تا جرمهای گوناگون برای قمر فرضی. برای اطمینان از استحکام نتایج، دو مدل ریاضی مستقل برای توصیف اثرات کشندی به کار گرفته شد تا یافتهها وابسته به یک فرض خاص نباشد.
این سازوکار همان فیزیکی است که امروز باعث میشود ماه زمین سالانه حدود ۳.۸ سانتیمتر از ما دور شود؛ اصطکاک کشندی انرژی چرخشی زمین را به مدار ماه منتقل میکند و ماه به بیرون مهاجرت میکند.
اما مدلها برای زهره داستان وارونهای را روایت کردند. برخلاف زمین، قمر فرضی زهره در اکثر حالات نمیتوانست به بیرون مهاجرت کند و پایدار بماند. در عوض، پس از مدتی جهت مهاجرت آن معکوس میشد؛ قمر در یک مسیر مارپیچی به سمت سیاره کشیده میشد تا سرانجام در اثر گرانش زهره از هم گسیخته و بقایایش بر سطح سیاره فرو میریخت.
قمر بزرگتر، نابودی سریعتر
یکی از یافتههای جالب پژوهش این بود که بزرگی قمر هیچ تضمینی برای بقا ایجاد نمیکند. کین توضیح میدهد: «قمر سنگینتر سریعتر نابود میشود، چون انرژی چرخشی زهره را به شکل بهینهتری تخلیه میکند و همین تخلیه، نابودی خودش را شتاب میدهد.»
تنها در یک پنجره بسیار باریک، قمر میتوانست جان سالم به در ببرد: زمانی که زهره جوان با سرعت زیاد میچرخیده — طول شبانهروز کمتر از حدود ۱۲ ساعت — و جرم قمر نیز متوسط و حداکثر در حد ماه زمین بوده باشد. در این حالت خاص، قمر مانند ماه زمین به بیرون مهاجرت میکرد و پایدار میماند. خارج از این محدوده، سرنوشت قمر بلعیدهشدن بود.
کین میافزاید: «بنابراین قمر باقیمانده باید اندازهای متوسط میداشت و به دور زهرهای با چرخش سریع میچرخیده؛ شرایطی که با تصور ما از زهره اولیه همخوانی ندارد. زهره امروزی یکی از کندترین چرخشها را در منظومه شمسی دارد — یک شبانهروز آن ۲۴۳ روز زمینی طول میکشد — و به نظر میرسد از همان ابتدا نیز چرخش کندی داشته است.»
ردپای شیمیایی یک ماه نابودشده
آیا میتوان این سناریو را اثبات کرد؟ به گفته کین، یافتن شواهد مستقیم از قمری که میلیاردها سال پیش نابود شده، بسیار دشوار است و تقریباً هیچ رد مداری مستقیمی از آن باقی نمانده. اما رد غیرمستقیم ممکن است هنوز وجود داشته باشد.
اگر بقایای قمر بر سطح زهره فرو ریخته باشد، میتواند امضای شیمیایی مشخصی در پوسته یا جو سیاره بر جای گذاشته باشد. اینجاست که مأموریتهای آینده اهمیت پیدا میکنند. کاوشگر «داوینچی» ناسا (DAVINCI) با نام کامل «بررسی گازهای نجیب، شیمی و تصویربرداری از جو عمیق زهره» قرار است ترکیب جو زهره را با دقت بیسابقهای اندازهگیری کند. اگر داوینچی به درک بهتری از ساختار درونی زهره کمک کند، مدلهای کشندی نیز دقیقتر خواهند شد، زیرا سرنوشت قمر بهشدت به ویژگیهای درونی سیاره مانند گرانروی و ساختار گوشته وابسته است.
آزمونی فراتر از منظومه شمسی
پژوهش کین پیشبینی مهم دیگری نیز دارد که قابل آزمون در خارج از منظومه شمسی است: سیارههای مشابه زهره با چرخش آهسته که به دور ستارگان دیگر میگردند، نباید قمرهای بزرگی داشته باشند. با پیشرفت جستوجو برای یافتن قمرهای فراخورشیدی (اگزومونها)، این پیشبینی میتواند با دادههای رصدی سنجیده شود.
گروه پژوهشی قصد دارد تا رسیدن دادههای جدید، پیامدهای دیگری را نیز بررسی کند؛ از جمله اثرات جوی و ترکیبی ناشی از سقوط یک قمر بزرگ بر زهره، و همچنین سناریوهای مشابه برای عطارد و مریخ و برای سیارههای فراخورشیدی. به گفته کین، مطالعه برخورد و نابودی قمرها میتواند پنجرهای تازه به سوی درک تکامل سیارههای سنگی باز کند.
در نهایت، معمای بیقمری زهره شاید پاسخ سادهای داشته باشد: زهره نه اینکه هرگز ماه نداشته، بلکه ماهش را قربانی چرخش کند و گرانش نیرومند خود کرده است — سرنوشتی که ماه زمین به لطف چرخش سریعتر زمین از آن گریخته است.
دیدگاهها (0)
هنوز دیدگاهی ثبت نشده است.