رفتن به محتوای اصلی
توضیح کوهستانراز قمر زهرهمطالعه شبیه‌سازی۱۱ شهریور ۱۴۰۵، ۱۸:۳۰· 4 دقیقه مطالعه· در علم

مدل‌ها نشان می‌دهند که زهره احتمالاً قمری داشته که توسط گرانش خود سیاره نابود شده است

شبیه‌سازی‌های جدید حاکی از آن است که زهره ممکن است تا ۱٫۷ میلیارد سال یک قمر داشته باشد، پیش از آنکه نیروهای کشندی آن را به سمت داخل بکشند و نابود سازند.

به قلم آزاده ابراهیمی

دینامیک‌دانان سیاره‌ای 50%اقلیم‌شناسان سیارات فراخورشیدی 50%
دینامیک‌دانان سیاره‌ای
بر مکانیک گرانشی و نیروهای کشندی که ثبات مداری را دیکته می‌کنند، تمرکز دارند.
اقلیم‌شناسان سیارات فراخورشیدی
از دست دادن قمر را به عنوان یک عامل حیاتی در گذار زهره به یک گلخانه غیرقابل سکونت می‌بینند.

برای قرن‌ها، ستاره‌شناسان در شگفتی بودند که چرا زمین یک همراه قمری عظیم دارد، در حالی که زهره، دوقلوی نزدیک آن، کاملاً تنها به دور خورشید می‌چرخد. هر دو سیاره در یک محله از منظومه شمسی اولیه شکل گرفتند، محیطی آشفته که در آن برخوردهای غول‌پیکر به طور معمول از بقایای سیاره‌ای، قمرها را متولد می‌کردند.[1]

یک مطالعه جدید که در مجله اخترفیزیک (Astrophysical Journal) منتشر شده و در آرکایو (arXiv) موجود است، سرنوشت یک قمر فرضی زهره را مدل‌سازی کرده و به این نتیجه رسیده است که زهره احتمالاً یک همراه قمری داشته است. با این حال، این قمر در نهایت به دلیل فیزیک کشندی مدار خود محکوم به نابودی بوده است.[1][2]

این تحقیق، به رهبری استیون کین، اخترفیزیکدان دانشگاه کالیفرنیا، ریورساید، نشان می‌دهد که بقای قمری که در اثر یک برخورد غول‌پیکر تشکیل شده، به شدت به سرعت چرخش سیاره میزبان بلافاصله پس از برخورد بستگی دارد.[2]

بر اساس مدل‌های اتلاف کشندی این تیم، اگر زهره پس از برخورد، دوره چرخشی طولانی‌تر از ۱۲ تا ۱۵ ساعت داشت، قمر حاصل در یک مارپیچ گرانشی کشنده به دام می‌افتاد.[2]

بقا و ماندگاری قمر زهره به شدت به نرخ چرخش اولیه سیاره بستگی داشت.

سازوکاری که این نابودی را هدایت می‌کند، ریشه در نیروهای کشندی دارد. از آنجا که زهره دارای «کره هیل» (Hill Sphere) کوچک‌تری است—منطقه‌ای که در آن گرانش آن بر گرانش خورشید غلبه می‌کند—هر قمری مجبور است نسبتاً نزدیک به سیاره بچرخد.[2][3]

در آن فاصله نزدیک، نیروهای کشندی به شدت افزایش می‌یابند. قمر یک گشتاور (تورک) نامتناسب قوی بر زهره وارد می‌کند و مانند یک ترمز عمل می‌کند که به سرعت چرخش سیاره را کاهش می‌دهد.[2]

با کند شدن چرخش سیاره، «شعاع همزمان» (Synchronous Radius)—ارتفاعی که در آن یک قمر با همان سرعتی که سیاره می‌چرخد، مدار خود را طی می‌کند—به سمت بیرون گسترش می‌یابد. اگر این مرز از مدار قمر پیشی بگیرد، مکانیک مداری حکم می‌کند که قمر شروع به مارپیچ شدن به سمت داخل خواهد کرد.[2][3]

با کند شدن چرخش سیاره، «شعاع همزمان» (Synchronous Radius)—ارتفاعی که در آن یک قمر با همان سرعتی که سیاره می‌چرخد، مدار خود را طی می‌کند—به سمت بیرون گسترش می‌یابد.

شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهند که این مارپیچ مرگ به سمت داخل، با عبور قمر از «حد روش» (Roche limit) به اوج خود می‌رسد، نقطه‌ای که در آن برش گرانشی سیاره، ماهواره را از هم می‌درد.[2]

همانطور که قمر چرخش زهره را کند می‌کرد، شعاع همزمان گسترش می‌یافت و قمر را مجبور به مارپیچ مرگ به سمت داخل می‌کرد.

داده‌ها نشان می‌دهند که یک همراه با جرم قمری در اطراف زهره، بین ۳۰ میلیون تا ۱٫۷ میلیارد سال قبل از نابودی، دوام آورده است.[1][2]

این بازه زمانی تنها کسری از تاریخ ۴٫۵ میلیارد ساله منظومه شمسی را نشان می‌دهد، به این معنی که قمر مدت‌ها قبل از دوران مدرن ناپدید شده بود.[1]

نکته مهم این است که این یافته فرضیه‌های قدیمی‌تری را که برای از دست دادن قمر زهره به یک برخورد فاجعه‌بار دوم متکی بودند، رد می‌کند. مدل‌های جدید ثابت می‌کنند که تکامل کشندی به تنهایی برای توضیح وضعیت کنونی سیاره بدون قمر کافی است.[2][3]

شواهد برای وجود این قمر باستانی کاملاً غیرمستقیم است و از مکانیک مداری و شبیه‌سازی‌های کامپیوتری به دست آمده، نه از مشاهدات فیزیکی.[3]

یافتن بقایای فیزیکی قمر نابود شده بر روی سطح زهره امروزه تقریباً غیرممکن است. زهره حدود ۷۰۰ میلیون سال پیش یک رویداد عظیم بازسازی سطح آتشفشانی جهانی را پشت سر گذاشت، که هر دهانه یا میدان آوار باقی‌مانده از نابودی قمر را پوشانده است.[1][3]

این مطالعه همچنین نوری بر چرخش به طرز مشهور کند زهره می‌اندازد. امروزه، یک روز واحد در زهره ۲۴۳ روز زمینی طول می‌کشد و سیاره در جهت عقب‌گرد (retrograde)—یعنی در جهت عقربه‌های ساعت، برخلاف اکثر سیارات دیگر—می‌چرخد.[1]

بازسازی سطح آتشفشانی جهانی حدود ۷۰۰ میلیون سال پیش احتمالاً هرگونه شواهد فیزیکی از نابودی قمر را از بین برده است.

محققان خاطرنشان می‌کنند که گشتاور عظیمی که قمر محکوم به فنا در طول مارپیچ داخلی خود اعمال کرده، به طور قابل توجهی به ترمز کردن چرخش اولیه زهره کمک کرده و زمینه را برای چرخش کند کنونی آن فراهم کرده است.[2][3]

پیامدهای این موضوع فراتر از منظومه شمسی ما است. در حالی که تلسکوپ‌های نسل بعدی آماده مشاهده صدها سیاره فراخورشیدی هم‌اندازه زمین می‌شوند، درک رابطه بین چرخش سیاره‌ای، قمرها و آب و هوا حیاتی است.[3]

نرخ چرخش یک سیاره نحوه توزیع گرما از ستاره‌اش را کنترل می‌کند. اگر سیاراتی که کند می‌چرخند به طور معمول قمرهای خود را از دست بدهند و تسلیم اثرات گلخانه‌ای فرار شوند، ستاره‌شناسان یک معیار قدرتمند جدید برای ارزیابی قابلیت سکونت جهان‌های دور خواهند داشت.[3]

اصطلاحات کلیدی

کره هیل (Hill Sphere)
منطقه‌ای در اطراف یک سیاره که در آن گرانش خود سیاره بر حرکت ماهواره‌ها غالب است و بر کشش گرانشی ستاره میزبان غلبه می‌کند.
شعاع همزمان (Synchronous Radius)
فاصله مداری که در آن یک قمر با همان سرعتی که سیاره به دور محور خود می‌چرخد، به دور سیاره می‌چرخد.
حد روش (Roche Limit)
حداقل فاصله‌ای که یک ماهواره می‌تواند به جسم اصلی خود نزدیک شود بدون اینکه توسط نیروهای کشندی از هم گسیخته شود.
اتلاف کشندی (Tidal Dissipation)
فرآیندی که در آن انرژی مداری به دلیل خم شدن و کشش گرانشی یک سیاره و قمر آن، به صورت گرما از دست می‌رود.
چرخش عقب‌گرد (Retrograde Rotation)
چرخش یک سیاره در جهت مخالف مدار آن به دور خورشید؛ زهره برخلاف اکثر سیارات، در جهت عقربه‌های ساعت می‌چرخد.
1.7 billion years
حداکثر زمان بقای قمر فرضی
12 to 15 hours
آستانه دوره چرخش پس از برخورد
243 Earth days
دوره چرخش کنونی زهره

آنچه نمی‌دانیم

  • نرخ دقیق چرخش زهره بلافاصله پس از برخورد فرضی تشکیل‌دهنده قمر.
  • اینکه آیا نابودی قمر مستقیماً به بازسازی سطح آتشفشانی جهانی زهره کمک کرده است یا خیر.
  • جرم دقیق و خروج از مرکز مداری ماهواره محکوم به فنا.

منابع

پوشش منابع

3 منبع

2 دیدگاه شناسایی‌شده

دینامیک‌دانان سیاره‌ای 50%اقلیم‌شناسان سیارات فراخورشیدی 50%
  1. [1]New Scientistاقلیم‌شناسان سیارات فراخورشیدی

    Venus may have had a moon for nearly 2 billion years

    مطالعه در New Scientist
  2. [2]arXivدینامیک‌دانان سیاره‌ای

    Tidal Demise: The Evolution and Fate of a Hypothetical Venus Moon

    مطالعه در arXiv
  3. [3]تیم سردبیری کوهستاناقلیم‌شناسان سیارات فراخورشیدی

    تحلیل تیم سردبیری کوهستان

    مطالعه در تیم سردبیری کوهستان

نظرات

همیشه در جریان باشید

هر زاویه. هر روز.

دریافت علم اخبار همراه با پوشش کامل منابع و تحلیل دیدگاه‌ها، مستقیم در صندوق ورودی شما.