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

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]

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]

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]

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]

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]