همه چیز در مورد شکل گیری منظومه شمسی
شاید برایتان سوال شده باشد که منظومه شمسی چطور شکل گرفت؟ منظومه شمسی در حدود 5/4 میلیارد سال قبل شکل گرفته است و دانشمندان 3 مدل فرضی برای شکل گیری اش در نظر دارند. با من و مجله وارونه تا انتها همراه باشید تا در این مورد بیشتر بدانید.خب همان طور که قبلا هم گفتم تمام داستان از 5/4 میلیارد سال قبل شروع شد. درست همان زمانی که جاذبه، ابری از غبار و گاز را متمرکز کرد تا این منظومه بی همتا را شکل دهد.
البته این موضوع را هم باید بدانید که دانشمندان نمی توانند مستقیما شکل گیری منظومه شمسی را بررسی کنند. اما با توجه به مشاهداتی که از منظومه ای دیگر داریم؛ یعنی با بررسی طول موج های متفاوت منظومه های متفاوت و با کمک کامپیوتر ها می توانیم به نحوه شکل گیری منظومه شمسی خودمان هم پی ببریم. جالب این جاست که ایت ساختار بی نظیر و عظیم هر روز در حال بزرگ تر شدن است و سیاره های جدید منظومه شمسی خود موضوعی متفاوت برای بررسی هستند.
مطلب پیشنهادی: دانستنی درمورد منظومه شمسی؛ حتما بخوانید!
منظومه ما بر محور خورشید می چرخد
حالا می خواهم برگردم به زمانی پیش از شکل گیری منظومه شمسی. خیلی قبل تر از اینکه اصلا چیزی به نام منظومه شمسی وجود داشته باشد مقدار قابل توجهی گاز و غبار میان ستاره ای در محلی متمرکز شد و ابری مولکولی را به وجود آورد. این ابر مولکولی بعد ها محلی شد برای تولد ستاره زندگی بخش منظومه مان؛ خورشید. دمای پایین موجب شد این ابر مولکولی منقبض شده و هر لحظه فشرده تر و غلیظ تر شود. این قسمت های فشرده در نتیجه نیروی جاذبه فوق العاده خودشان منفجر شدند. البته شاید هم انفجار های ستاره های اطراف نیروی محرکه ای برای انفجار بخش های فشرده این ابرهای مولکولی باشد. ناگفته نماند همین ستاره های منفجر شده بعدها تبدیل به اجرام آسمانی جوانی می شوند که با آنها را با نام پیش ستاره می شناسیم.
شکل گیری خورشید؛ غول زندگی بخش منظومه مان
در همین حین جاذبه هم به کار خودش ادامه میداد. یعنی مواد را سمت درون منظومه جوان می کشید تا در نهایت بتواند ستاره غول پیکر ما و دیسکی از اجرام را متمرکز کند که ماده اولیه شکل گیری سیاره ها هستند. این طور شد که ستاره جوان و زندگی بخش منظومه ما بیش از 99 درصد از جرم تمام منظومه را به خودش اختصاص داد. وقتی فشار درون این ستاره زیاد و زیادتر شد؛ هیدروژن را به هلیوم تبدیل کرد و بالاخره بادهای خورشیدی هم شکل گرفتند. بادهای خورشیدی به این ستاره کمک کردند تا شکل گردتری گرفته و متلاشی نشود.
مطلب پیشنهادی: چرا همه سیاره ها گرد هستند؟
سرنخ های ما از شکل گیری منظومه شمسی
هر چند گاز و غبار، ستاره های جوان را از دید ما پنهان میکند و نمی توانیم با طول موج های قابل دیدن، تشکیل این ستاره ها را ببینیم، اما با کمک تلسکوپ های مادون قرمز بسیاری از ابرهای گازی در منظومه شمسی را بررسی کرده ایم و از رمز و رازهای محیط بسیاری از ستاره های تازه متولد شده پرده برداشته ایم. کشف همین موضوعات بود که کمک مان کرد چگونگی تولد ستاره منظومه خودمان را حدس بزنیم.
سیاره ها، قمرها، خرده سیارک ها و هر چیز دیگری که در منظومه ما جای دارد از همان موادی به وجود آمده که در محیط منظومه شمسی جوان وجود داشت اما در ساختار خورشید به کار گرفته نشد. این مواد به شکل دیسکی دور تا دور ستاره جوان را فرا گرفته بود و تا 100 میلیون سال همین روند ادامه داشت. زمانی که در مقیاس ستاره شناسی چیزی در حد چشم بر هم زدن است.
مطلب مرتبط: بزرگترین ستاره دنباله دار تا به حال کشف شده به سمت منظومه ما می‌آید!
سه تئوری برای شکل گیری منظومه شمسی
با گذشت زمان کم کم سیاره ها و قمر ها از مواد موجود در دیسک دور خورشید شکل گرفتند. جالب است بدانید که محققان معتقدند مشتری میلیون ها سال قبل از سایر سیاره ها شکل گرفته است. محققان برای شکل گیری سیاره های موجود در منظومه ما 3 تئوری دارند. اولین و معتبرترین مدل «برافزایش هسته» است. این مدل تشکیل سیاره های خاکی موجود در مدار داخلی را خیلی خوب توجیه می کند اما در مورد تشکیل سیاره های غول پیکر گازی موجود در مدار های خارجی منظومه شمسی توجیهات قابل قبولی ارائه نمی دهد. مدل دوم «برافزایش سنگریزه» است و در آن سیاره ها با سرعتی بسیار زیاد از کوچک ترین مواد موجود در منظومه شکل می گیرند. و مدل سوم «بی ثباتی دیسک» نام داشته و توجیه بهتری برای تشکیل سیاره های غول پیکر ارائه می دهد.
مدل اول؛ بر افزایش هسته
تقریبا 5/4 میلیارد سال قبل منظومه ما چیزی بیش از توده ای از گرد و غبار نبود. توده ای که ما آنرا با نام سحابی شمسی می شناسیم. کم کم جاذبه مواد را به سمت درون سحابی متمرکز کرد و همین زمان ها بود که چرخش سحابی هم آغاز شد. گردش و متمرکز شدن مواد در مرکز، خودشید را به وجود آورد. وقتی خورشید متولد شد باقی مواد موجود در سحابی به هم پیوستند. ذرات کوچک با کمک جاذبه به هم نزدیک می شدند و به هم می پیوستند و ذرات بزرگ تر را به وجود می آورند.
طوفان های خورشیدی موجب می شد مواد سبک تر مانند هیدروژن و هلیوم به سمت بیرون رانده شوند و مواد سنگین تر؛ مثلا مواد سنگی و خاکی بمانند و به هم بپیوندند تا بعد ها سیاره ها تشکیل دهند. اما هر چه از مرکز که قلمرو طوفان های خورشیدی بود فاصله می گیریم تاثیر این بادها کمتر می شود. پس مواد سبک تر فرصت داشتند تا در فاصله ای بسیار دورتر از جولان دهی بادهای خورشیدی به هم بپیوندند و سیاره های گازی را به وجود بیاورند. این طور بود که سیاره ها، قمرها، ستاره های دنباله دار و خرده سیارک ها شکل گرفتند.
مشاهدات ما مهر تاییدی بر تئوری برافزایش هسته
بعضی از مشاهدات ما در سیاره های مدار خارجی تئوری شکل گیری سیاره ها به روش برافزایش هسته را تایید می کنند. مثلا اینکه در هسته سیاره های مدار خارجی مقدار بیشرتی از هلیوم و هیدروژن که جزو مواد سبک هستند وجود دارد. این در حالی است که در هسته سیاره های مدار داخلی مواد سنگین تری مانند فلز به فراوانی یافت می شود.
اگر تئوری برافزایش هسته را به عنوان مدلی برای تشکیل منظومه ها در نظر بگیریم تعداد سیاره های خاکی باید بسیار بیشتر از سیاره های گازی باشد. یکی از بهترین مشاهدات ما که در زمینه تایید تئوری برافزایش هسته کمک مان کرد کشف سیاره ای غول پیکر در اطراف ستاره ای خورشید مانند به نام HD149026 بود. هسته این سیاره 70 برابر فشرده تر از هسته زمین است. در واقع این سیاره انقدر بزرگ است که محال است بشود با تئوری انفجار ابرهای گازی تشکیل شدنش را توجیه کرد.
مدل دوم؛ بر افزایش سنگریزه ای
بزرگترین چالشی که تئوری برافزایش هسته ای را تهدید میکند زمان است. در این تئوری تشکیل سیاره های غول پیکر و گازی مدار خارجی باید آنقدر سریع باشد که بتوانند مواد سبک موجود در اتمسفر را جذب خودشان کنند. تحقیقاتی که در سال 2015 انجام شد ثابت کرد که چطور اجرام ریزی به اندازه سنگیزه می توانند با سرعتی 1000 برابر تئوری قبلی به هم بپیوندند و سیاره های غول پیکر را به وجود بیاورند. بر اساس گفته متخصصان این اولین تئوری است که در آن تشکیل سیاره ها از ساده ترین ساختار برای سحابی شروع شده و به شکل منظومه ای پر از سیاره های غول پیکر ختم می شود.
در سال 2012 مایکل لامبرچت و آندرس جانسن دو محقق دانشگاه لوند سوئد به این نتیجه رسیدند که کلید شکل گیری سیاره های غول پیکر قلوه سنگ های ریز هستند. به اعتقاد آنها سنگ ریزه هایی که در تشکیل خورشید مورد استفاده قرار نگرفتند و تا پیش از این خیلی بی اهمیت بودند همان هایی هستند که سیاره های غول پیکر موجود در منظومه را شکل دادند. مثال جالبی در این مورد وجود دارد. در این مثال مواد بزرگ تر مانند بچه قلدرهایی هستند که مواد با اندازه متوسط را عقب می رانند تا سنگ ریزه ها بیشتر نصیب خودشان شود. همین مواد بزرگتر که بیشتر سنگ ریزه را هم به خودشان جذب می کنند در نهایت به هسته سیاره های غول پیکر تبدیل می شوند.
مرتبط: حیات از چه زمانی آغاز شد؟
مدل سوم؛ تئوری بی ثباتی دیسک
در این مدل تمام تلاش ها بر این بوده که شکل گیری سیاره های گازی توجیه شود. بر اساس تئوری برافزایش هسته میلیون ها سال طول می کشد سیاره های گازی شکل بگیرند و این در حالی است که تا این زمان سپری شود تمام مواد سبک موجود در منظومه مانند هلیوم و هیدروژن از دست رفته است. محققان معتقدند سیاره های غول پیکر گازی با سرعتی بسیار بالا شکل گرفتند. و البته این موضوع با محدودیت زمانی که در منظومه مان وجود دارد هم در یک راستاست. چرا که دیسک موجود در اطراف خورشید حداکثر 4 تا 5 میلیون سال دوام داشت. حالا می خواهم از جدیدترین تئوری شکل گیری سیاره های موجود در منظومه شمسی برایتان بنویسم. تئوری که به محدودیت زمان و عمر کوتاه دیسک موجود در اطراف خورشید اشاره دارد.
در این تئوری ابرهای گاز و غبار در روزهای اولیه تولد منظومه شمسی به هم می پیوندند. با گذشت زمان کم کم این ابرهای گازی آنقدر فشرده می شود که تبدیل می شود به سیاره های گازی غول پیکر! به این شیوه سیاره ها می توانند در زمانی کمتر از هزار سال شکل بگیرند و البته از گازهای سبک موجود در اتمسفر منظومه را هم برای شکل گیری شان استفاده کنند. در واقع هر چه بیشتر سیاره های موجود در منظومه مان را بررسی می کنیم در مورد شکل گیری سیاره های گازی هم اطلاعات بیشتری به دست می آوریم.
سیاره های منظومه شمسی جا به جا شده اند
مثلا قبلا این طور تصور می کردیم که سیاره ها همین جایی که حالا هستند شکل گرفته اند. اما کشف سیاره های مدار خارجی همه چیز را زیر و رو کرد و حالا می دانیم که برخی از سنگین ترین سیاره های مدار داخلی از سرزمین های دور و اطرافشان به جایی که حالا هستند مهاجرت کرده اند. ایده بسیار جالبی در سال 2005 در این مورد عنوان شد. این ایده به نام شهری که اولین بار این ایده در آن مطرح شد «نیس» نام دارد. بر اساس مدل نیس، سیاره ها در مدارهایی بسیار فشرده تر از اینی که حالا هستند قرار داشتند.
دیسک بسیار بزرگی از یخ و سنگ هم این سیاره ها را احاطه کرده بود. این دیسک از نپتون فاصله ای به اندازه 35 برابر فاصله زمین تا خورشید داشت. وقتی سیاره ها به هم تایان کوچک ترشان برخورد می کردند انتقال انرژی بین شان رخ می داد. در اثر این انتقال انرژی سیاره هایی مانند نپتون و زحل و اورانوس به مدارهای خارجی تر منظومه رانده می شدند. در نهایت هم اجرام می رسند به مشتری که نه تنها از جای خودش حرکت نکرد بلکه سایر سیاره ها را هم سر جای خودشان نگه داشت! حرکت مشتری و زحل باعث شد سیاره هایی ماند اورانوس و نپتون دورتر و دورتر شوند و در نهایت برسند به دیسکی از یخ و غبار که که پیش از این به خورشید خیلی نزدیک تر بوده.
مرتبط: کهکشان راه شیری می تواند ستارگان درحال مرگ را از خود دور سازد!
منظومه ما یک یا دو سیاره غول پیکر را از دست داده است
برخی از اجرام موجود در این دیسک طی آخرین بمباران سنگین به سیارک ها تبدیل شدند و باقی هم به سمت بیرون رانده شده و کمربند کویپر را تشکیل دادند. در طول زمان نپتون و اورانوس جایشان را با هم عوض کردند و ارتباط با همان مقدار خرده سنگ باقی مانده موجب شد که در مدارهای خودشان ثابت بمانند. در عین حال این امکان هم وجود دارد که منظومه ما یک یا حتی دو سیاره غول پیکر را با این جا به جایی از دست داده باشد. به عقیده مححقان روزهای اولیه منظومه شمسی ما خیلی با این روزها متفاوت بوده شاید هم پراز سیاره هایی با اندازه نپتون بوده که حالا دیگر جایی در منظومه ما ندارند.
منظومه ای جدید؛ زمینی جدید
پس از شکل گیری سیاره ها و ثابت شدنشان در مدار، منظومه شمسی دیگر مثل قبل نبود و زمین سیاره ای شده بود پر از آب و همین میزان آب موجب شکل گیری حیات در این سیاره شد. شاید در روزهای اول زمین ما در جایی قرار داشت که بسیار گرم بود و امکان شکل گیری آب وجود نداشت. پس مایع زندگی بخش ما زمانی به وجود آمد که زمین در مدار کنونی اش قرار گرفت.
آب موجود در زمین از کجا آمده است؟
جالب این جاست که با این همه پیشرفت علم دانشمندان هنوز نمی دانند آب از کجا وارد سیاره مان شده است. در ابتدا اینطور تصور می کردیم که آب از طریق ستاره های دنباله دار و شهاب سنگ ها وارد سیاره ما شده. اما بررسی شهاب سنگ هالی در سال 1980 و بررسی های آژانس هوا فضای اروپا با کمک سفینه فضایی روزتا ثابت کرد که ترکیب آب موجود در این شهاب سنگ ها با ترکیب آب موجود در زمین متفاوت است. البته سرنخ های دیگری هم در کمربند خرده سیارک ها یافت شده. برخی از شهاب سنگ های موجود در این کمربند نشانه هایی از تغییر دارند؛ یعنی نشانه هایی که ثابت می کنند شاید روزی آب به شکلی دیگر در آنها موجود بوده و بعدها به زمین آمده است.
چرا زمین آب دارد، اما زهره و مریخ بیابانی اند؟
ناگفته نماند که اخیرا دانشمندان ایده گرم بودن زمین و جمع نشدن آب را رد کرده اند. به عقیده آنها اگر زمین با سرعت کافی شکل گرفته باشد می تواند آب کافی را پیش از بخار شدن از خرده سنگ های یخی موجود در فضا جذب کند. در هر صورت هر پروسه ای که موجب آورده آب به زمین شده برای مریخ و زهره هم اتفاق افتاده است. اما دمای بالا در زهره و اتمسفر بسیار رقیق در مریخ موجب شده که آب در این سیاره ها نماند. این طور شد که زمین شد منشا زندگی و مریخ و زهره بیابان هایی بیش نیستند.
در ادامه بخوانید: تعداد کهکشان ها ؛ رقم هایی که از شنیدنشان مغزتان دود می کند!
