Question

کوثر نازاریان · Answer

زُحَل یا کیوان ^[۵]، پس از مشتری، دومین سیارهٔ بزرگ منظومهٔ خورشیدی و ششمین سیارهٔ نزدیک به خورشید است. زحل یک گلولهٔ گازی غول‌پیکر است که با وجود حجم زیادش تنها ۹۵ برابر زمین جرم دارد. چگالی این سیاره حدود یک‌هشتم زمین و کمتر از آب است. یک روز کامل در زحل برابر ۱۰ ساعت و ۳۹ دقیقه در زمین و یک سال آن برابر ۲۹٫۵ برابر سال زمین است. از آنجایی که مدار استوایی زحل تقریباً همانند زمین در ۲۷ درجه است، تغییرات زاویهٔ سیاره نسبت به خورشید شبیه به زمین است و در این سیاره نیز همان چهار فصل مشاهده می‌شود. جرم سیارهٔ زحل همانند مشتری از گاز است که بیشتر آن را هیدروژن تشکیل می‌دهد. میزان اندکی هلیوم و متان در رده‌های بعدی گازهای تشکیل‌دهندهٔ سیاره قرار دارند.

به گزارش خبرنگار گروه علم و فناوری خبرگزاری آنا، همچنان مشخص نشده که چرا زحل حلقه دارد. سه نظریه در خصوص شکل‌گیری حلقه‌های این سیاره وجود دارد. براساس نظریه اول، این حلقه‌ها از مواد باقی‌مانده‌ای ساخته شده‌اند که سیاره زحل را تشکیل داده است. به عبارت دیگر مواد اضافی توانایی تبدیل به قمر را نداشته و در عوض به شکل حلقه درآمده است.

در نظریه دوم مطرح می‌شود که این حلقه‌ها بقایای قمر زحل باشد که در سانحه‌ای مانند برخورد شهاب‌سنگ یا سیارک از بین رفته است. براساس نظریه سوم، این حلقه‌ها از بقایای قمری تشکیل شده که به دلیل نیروهای جزر و مدی زحل از هم پاشیده است.

در صورتی که این حلقه‌ها به همراه زحل تشکیل شده باشند، زمان مورد نیاز برای جمع‌آوری این مقدار از خاک و گردوغبار حدود ۴ میلیارد سال طول کشیده است. بخش اعظمی از حلقه‌های زحل از جنس آب یخ‌زده بوده و گرد و غبار و یا خاکی در آنها وجود ندارند. این امر نشان می‌دهد این حلقه‌ها جوان‌تر از سیاره زحل هستند.

چرا بعضی از سیاره‌ها حلقه دارند؟

در این مطلب به دنبال پاسخ این سوالات هستیم که چرا بعضی از سیاره‌ها حلقه دارند؟ حلقه‌های زحل چگونه تشکیل شده اند و … سال ها پیش تصور می شد که سیاره زحل تنها سیاره ای در منظومه شمسی است که حلقه دارد. حلقه های دور سیاره زحل حدود 400 سال پیش توسط ستاره شناسی به نام گالیه کشف شد. گالیه با استفاده از اولین تلسکوپ دنیا که خودش با استفاده از لنزها ساخته بود در آسمان شب حلقه‌ها را مشاهده کرد. در ابتدا او تصور می‌کرد که زحل دو قمر بزرگ در هر دو طرف خود دارد.

از آن زمان ستاره شناسان با استفاده از تلسکوب‌های بزرگ‌تر و دقیق‌تر تلاش کرده‌اند تا حلقه های اطراف سیارات غول پیکر گازی مانند مشتری، زحل، اورانوس و نپتون را پیدا کنند. این سیارات برخلاف سیارات دیگر منظومه خورشیدی عمدتا از گاز تشگیل شده‌اند.

در تازه ترین توضیح برای شکل گیری حلقه های زیبا و اسرارآمیز سیاره زحل، دانشمندان حدس زده اند که میلیاردها سال پیش، قمری یخی به اندازه تیتان با این سیاره برخورد کرده و حلقه ها را به وجود آورده است.

سال هاست که منشا شکل گیری حلقه های زحل ذهن دانشمندان را به خود مشغول کرده است. تا کنون نظریات متعددی برای توضیح چگونگی شکل گیری آن ها مطرح شده، اما در آنها تناقضاتی نیز به چشم می خورد.

اکنون یک دانشمند آمریکایی نظریه جدیدی را مطرح کرده که می تواند به حل راز حلقه های زحل کمک کند. رابین کاناپ از موسسه تحقیقاتی ساوث وست می گوید حلقه های زحل بر اثر برخورد یک قمر غول پیکر (با سطح یخی و هسته سنگی) با این سیاره در زمان پیدایش آن به وجود آمده است.

وی معتقد است قبل از برخورد، نیروهای جاذبه جزرومدی بین این دو جرم آسمانی باعث جدا شدن قسمتی از پوسته یخی این ماه شده که درنهایت باعث به وجود آمدن حلقه های اطراف زحل شده است.

این نظریه ممکن است برای اولین بار توضیح قانع کننده ای در مورد چگونگی شکل گیری ترکیب یخی و آب حلقه های زحل ارائه بدهد که ده ها سال است ذهن دانشمندان را به خود مشغول ساخته است.

۹۰ تا ۹۵ درصد از حلقه های زحل از ترکیب آب و یخ تشکیل شده، اما این حلقه ها دارای مقادیر بسیار کمی از سنگ هم هستند که بر اثر گرد و خاک بین سیاره ای و بمباران مداوم توسط شهاب سنگ های بسیار کوچک به آن اضافه شده اند. این حلقه ها در مرحله اول از یخ خالص تشکیل شده بودند؛ اما این که چگونه این حلقه های یخی به وجود آمده اند، همیشه به صورت یک راز ذهن دانشمندان را به خود مشغول کرده است

کارل مورای از دانشگاه کوئین مری و یکی از دانشمندان ماموریت کاسینی در این باره گفت: «اگر یک شیء، برای مثال یک سیارک یا حتی یک قمر متلاشی شود، ترکیبات سنگی بزرگی به جای خواهد ماند؛ اما در حلقه های زحل از سنگ های بزرگ خبری نیست.»

تاکنون دو نظریه در مورد منشا شکل گیری این حلقه ها مطرح شده است. یکی از آن ها بر پایه متلاشی شدن دنباله داری از یخ در همسایگی زحل است که در نهایت این حلقه ها را به وجود آورده؛ اما نظریه دوم به کشیده شدن قمری کوچک توسط میدان گرانش این سیاره اشاره دارد.

در مورد نظریه اول، می بایست دنباله داری بسیار بزرگ به قطر چند صد کیلومتر به طور مرتب از کنار زحل عبور کند تا در نهایت بتواند سیستم حلقه های این سیاره را شکل دهد.

در مورد منشا قمری هم می بایست در این حلقه ها هم سنگ و هم یخ دیده شود، اما سوال اینجاست که بر سر سنگ های این حلقه ها چه آمده است؟

این پرسش ها باعث شده آقای کاناپ هر دو نظریه را مردود بداند و توضیح دیگری را ارائه کند. اگر یک قمر بزرگ به اندازه تیتان به زحل نزدیک شود، ما با دو رویداد مجزا روبه رو خواهیم شد، یکی ترکیب انرژی در هنگام شکل گیری سیاره و دیگری گرمای ناشی از جزرومد گرانشی.

تیتان بزرگ ترین قمر این سیاره است و بعد از گانیمید (قمر مشتری) بزرگ ترین قمر منظومه شمسی محسوب می شود.

پروفسور مورای معتقد است که «اندازه قمر» در فرضیه دکتر کاناپ، بهترین توضیح برای چگونگی شکل گیری طبیعی یخی حلقه های زحل است.

در نظریه او، قمری بزرگ به اندازه تیتان با سیاره زحل برخورد کرده و این اندازه تقریبا ۱۰ برابر مقیاس هایی است که قبلا در نظریات مختلف بیان می شد.

قسمتی از یخ سطح این قمر در هنگام نزدیک شدن زحل بر اثر نیروی جاذبه گرانشی جدا شده و سپس برخورد صورت گرفته است.

این عامل باعث شکل گیری حلقه های یخی غول پیکری در اطراف زحل شده و هسته سنگی این ماه نیز به سطح سیاره برخورد کرده است.

رازهای سر به مهر زحل

چند سال پیش، زمانی که برای اولین بار از دریچهٔ یک تلسکوپ کوچک منظرهٔ دلفریب زحل و حلقه‌هایش را نظاره کردم، شیفتهٔ این سیارهٔ تماشایی شدم. یکی از چشم‌نوازترین مناظر آسمان شب که همیشه زیباست؛ فرقی نمی‌کند که از دریچهٔ تلسکوپی کوچک به آن بنگرید و یا نماهای خارق‌العاده‌ای را که فضاپیمای کاسینی از مدار این سیاره‌ برای‌مان به ارمغان می‌آورد ببینید.

در سیزده سال گذشته فضاپیمای کاسینی مشغول بررسی سیارهٔ زحل، حلقه‌ها و قمرهایش بوده و دانش ما را از این سیاره گسترده‌تر کرده است. اما هنوز معماهای حل‌نشده‌ای نیز وجود دارد که در این مقاله به معرفی برخی از آن‌ها می‌پردازیم.

نسبت هلیوم به هیدروژن در جو سیارهٔ زحل

هلیوم و هیدروژن فروان‌ترین عنصرها در کیهان و همچنین در منظومهٔ شمسی هستند. این دو همچنین عناصر اصلی تشکیل‌دهندهٔ خورشید و سیارات گازی غول‌پیکر منظومهٔ شمسی، یعنی مشتری و زحل‌‌اند. تعیین دقیق نسبت هلیوم به هیدروژن در سیارات به دانشمندان کمک می‌کند تا درون سیاره را بهتر بشناسند و درک بهتری از مراحل شکل‌گیری سیاره داشته باشند.

در سال ۲۰۰۶ نتایج پژوهشی به سرپرستی Daniel Gautier از رصدخانهٔ پاریس نشان داد سنجش‌های فضاپیمای ویجر از نسبت هلیوم به هیدروژن در سیارهٔ زحل، با نظریات تکامل سیاره‌ای همخوانی ندارد. پس از آن سنجش‌های دیگری نیز در این زمینه انجام شد اما هنوز از مقدار دقیق این پارامتر اطلاع نداریم.

طول روز در سیارهٔ زحل

با وجود گذشت بیش از یک دهه از فعالیت کاسینی در مدار زحل، هنوز طول روز در بخش‌های داخلی این سیاره به درستی مشخص نیست. سنجش طول روز در سیارات گازی که جوِشان پیوسته در حال تغییر است کار آسانی نیست. دانشمندان با بررسی امواج رادیویی تابش‌شده از سیارهٔ مشتری توانسته‌اند طول روز این سیاره را محاسبه کنند، اما این روش در سیارهٔ زحل جوابگو نیست و طول روز این سیاره هنوز یکی از سوالات به ظاهر ساده اما بدون جواب در رابطه با سیارهٔ زحل است.

شش‌ضلعی زحل

دانشمندان از همان روزهای ابتدایی فعالیت کاسینی در مدار زحل ویژگی جوی شش‌ضلعی شکل عجیبی را در قطب شمال این سیاره دیدند که وسعتش حدود دو برابر سیارهٔ زمین بود. در سال‌های ابتدایی فعالیت کاسینی در مدار زحل زمستان در نیمکرهٔ شمالی این سیاره حکمفرما بود و بخش‌ مرکزی این شش‌ضلعی در تاریکی طولانی زمستان پنهان بود. اما از سال ۲۰۱۳ و با پایان زمستان در نیمکرهٔ شمالی زحل اخترشناسان موفق به ثبت تصاویر مرئی از طوفان بزرگی (Hurricane) که در مرکز این شش‌ضلعی جای گرفته است شدند.

هنوز دلیل شکل‌گیری و بقاء این طوفان به‌طور دقیق مشخص نیست. بررسی این طوفان علاوه بر اهمیتی که در شناخت بهتر سیارهٔ زحل دارد می‌تواند به دانشمندان در درک بهتر چگونگی شکل‌گیری و پایداری طوفان‌ها در زمین نیز کمک کند.

https://fa.m.wikipedia.org/wiki/%D8%B2%D8%AD%D9%84

https://www.ana.press/news/580808/%DA%86%D8%B1%D8%A7-%D8%B2%D8%AD%D9%84-%D8%AD%D9%84%D9%82%D9%87-%D8%AF%D8%A7%D8%B1%D8%AF

https://varune.com/%DA%86%D8%B1%D8%A7-%D8%A8%D8%B9%D8%B6%DB%8C-%D8%A7%D8%B2-%D8%B3%DB%8C%D8%A7%D8%B1%D9%87%E2%80%8C%D9%87%D8%A7-%D8%AD%D9%84%D9%82%D9%87-%D8%AF%D8%A7%D8%B1%D9%86%D8%AF%D8%9F/

https://www.beytoote.com/scientific/chera/satrun-how-com-from.html?m=1

https://www.google.com/amp/asmannama.com/amp/%25D8%25B1%25D8%25A7%25D8%25B2%25D9%2587%25D8%25A7%25DB%258C-%25D8%25B3%25D8%25B1-%25D8%25A8%25D9%2587-%25D9%2585%25D9%2587%25D8%25B1-%25D8%25B2%25D8%25AD%25D9%2584

نیلوفر موسوی · Answer

چرا زحل حلقه دارد؟
از زمان اولین مشاهده زحل در تلسکوپ گالیله در سال ۱۶۱۰، حلقه های زحل یکی از اسرار نجوم بوده است. اخترشناسان حدود چهار قرن است که تحقیقات گسترده ای روی آن داشته اند، اما هیچ کدام از تلاش هایشان برای توضیح اینکه چرا حلقه ها دور این سیاره وجود دارند، کاملا درست نبوده است. حلقه ‌های اطراف زحل روشن و درخشان هستند، اما این حلقه ‌ها چگونه بوجود آمده اند؟

زحل یا کیوان سیاره ششم از خورشید است و دومین سیاره بزرگ خورشیدی بعد از مشتری است. این سیاره یک غول گازی با شعاع متوسط حدود نه برابر زمین است. زحل تنها یک هشتم تراکم زمین را دارد، اما حجم آن، بیش از ۹۵ برابر بیشتر است. زحل در یونان باستان خدای کشاورزی نام گذاری شده است و با یک داس نشان داده می‌شود و نماد نجومی آن (♄) نشان دهنده داس خدا است.

غیر از زحل سیاره های دیگری مانند نپتون، مشتری و اورانوس هم دارای حلقه هایی در اطراف خود هستند اما حلقه های دور زحل بسیار واضح و درخشان هستند. حلقه های زحل بسیار بزرگ و درخشان‌ هستند و محدوده ‌ای حدود ۲۸۲۰۰۰ کیلومتر را در بر می گیرند. به زبان ساده و قابل فهم این فاصله در حدود سه چهارم مسافت زمین تا ماه را شامل می شود و ضخامتی در حدود ۹ تا ۹۰ متر دارند.

حدود ۴۰۰ سال پیش در زمان گالیله ۷ حلقه دور زحل کشف شد و نامگذاری آن ها بر اساس حروف الفبای انگلیسی از A تا G شکل گرفته است. این حلقه ها از ذراتی به اندازه چند میکرون تا چند صد متر تشکیل شده اند. حلقه های اصلی دور زحل پهنای زیادی دارند به طور مثال دورترین حلقه ۳۰۰۰۰۰ كيلومتر عرض دارد. اما ضخامت آن ها متفاوت است و از حدود ۲۰۰ تا ۳۰۰۰ متر است. تمامی این حلقه ها تنها با تلسکوپ از روی زمین قابل مشاهده هستند. . بین حلقه ها فایی وجود دارد که آن ها را از همديگر جدا می كند. هر يك از فاصله ها يا شكاف ها حدود ۳۲۰۰ كيلومتر يا بيشتر از آن پهنا دارد. فضا یا شكاف بزرگ میان حلقه ها، كاسينی نام دارد و شكاف كوچک شكاف انكه نامگذاری شده است.

حلقه های اصلی زحل A و B نام دارند بعد از این دو حلقه C بزرگ تر است و بعد از آن D و F به ترتیب اندازه قرار می گیرند. به ترتيب نزديكی به زحل، حلقه ها و شكاف ها عبارتند از: D ،C ، B ، شكاف كاسينی، A ، شكاف انكه، و F كه زير مجموعه آن G و E است و آخری يک حلقه با انبوه ماده قابل مشاهده به نام کیلر است.

این حلقه ها با سرعت بسیار زیادی به دور زحل در حال گردش هستند. به طور دقیق نمی توان گفت علت به وجود آمدن این حلقه ها چیست اما فرضیه هایی در این باره وجود دارد. . فرضیه اول این است که یکی از ۶۲ قمر زحل به یک قمر دیگر برخورد کرده و به قطعات کوچک ‌تری تبدیل شده است. فرضیه دیگر این است که شهاب سنگ ‌هایی در اطراف زحل به یکدیگر برخورد کرده و حلقه ‌ها را تشکیل داده اند. احتمالا گرانش یا جاذبه سیاره زحل این قطعات را کنار هم جمع کرده و به مرور زمان این حلقه‌ ها بوجود آمده ‌اند. این حلقه ‌ها از جنس تکه ‌های یخ و سنگ و غبار هستند. ۹۰ تا ۹۵ درصد از حلقه های زحل ترکیبی از آب و یخ هستند، اما این حلقه ها دارای مقادیر بسیار کمی سنگ نیز هستند که بر اثر گرد و خاک بین سیاره ای و بمباران مداوم توسط شهاب سنگ های بسیار کوچک به آن اضافه شده اند.