فيديو: كيف تشكلت أقمار زحل في تصادم قمري هائل

حاول أن تتخيل زحل بدون حلقات الخاتم. الآن تصور القمرين الجليديين العملاقين – وهما يندمجان شيئًا فشيئًا في قمر واحد – حتى BOOM. ارتباك. ما كان صلباً أصبح الآن سائلاً. شظايا الماس متناثرة في الظلام. تسقط العديد من الشظايا الجليدية بالقرب من زحل، وتبقى هناك، وتتراقص في انسجام تام حول العملاق الغازي، لتشكل في النهاية الأقراص الأنيقة للجسم الثقيل الوزن.

يأتي هذا العرض الرائع في محاولة للإجابة على أحد أكبر ألغاز النظام الشمسي: من أين أتت حلقات زحل، ومتى تشكلت؟

دراسة نشرت هذا الأسبوع مجلة الفيزياء الفلكيةويميل إلى فكرة أن عمرها لا يبلغ مليارات السنين، ولكنها تشكلت في الماضي الفلكي القريب، ربما عن طريق اصطدام الاثنين. متواضع كبيرة أقمار متجمدة منذ بضع مئات الملايين من السنين.

وقال: “أعتقد أنه كان من الجميل رؤية الديناصورات لو كان لديها ما يكفي من المنظار”. جاكوب كيجيريسهو عالم أبحاث في مركز أبحاث أميس التابع لناسا في ماونتن فيو، كاليفورنيا، وأحد مؤلفي الدراسة.

دكتور. اختبر جيكريس وزملاؤه فرضية الحلقات الأصغر سنًا باستخدام الأبحاث البريطانية الموزعة باستخدام مرافق الحوسبة المتقدمة. سمح نظام الحوسبة الفائقة هذا للباحثين بإعادة إنشاء الكارثة مع آثارها المباشرة بمزيد من التفصيل، ووجدوا أن قصة الأصل هذه معقولة.

يمكن لعمليات المحاكاة التي أجراها الفريق أن تساعد العلماء على دراسة جميع العوالم، وليس فقط أصل حلقات زحل. وقال إن زحل، بأقماره التي لا تعد ولا تحصى، “يمكن اعتباره نظاما شمسيا صغيرا”. سكوت شيبرد، عالم فلك في معهد كارنيجي للعلوم في واشنطن، والذي لم يشارك في الدراسة الجديدة. “زحل هو المختبر المثالي لفهم كيفية تشكل الكواكب والأقمار.”

يبلغ عمر زحل 4.5 مليار سنة، وهو نفس عمر الشمس تقريبًا. كان يُعتقد أن حلقاته قديمة بالمثل حتى قامت المركبة الفضائية كاسيني بدراسة الكوكب عن كثب لمدة 13 عامًا. لا بد أنها دمرت بواسطة حطام فضائي مغبر آخر على مدى مليارات السنين. ولكن ظهرت حلقات جليدية لامعة ونظيفة جدا أولاً.

وقد أقنع هذا، إلى جانب أدلة أخرى، العديد من العلماء الذين يدرسون زحل بأن الحلقات تشكلت قبل بضع مئات الملايين من السنين. إذا كانت الأجسام الضخمة تصطدم بشكل روتيني ولم تظهر أثناء الثوران المبكر للنظام الشمسي، فهذا يعني أنها تشكلت خلال الأيام الذهبية نسبيًا في الماضي الفلكي الحديث. ولكن كيف؟

لدى زحل الآن ما لا يقل عن 145 قمرًا، وربما كان لديه المزيد قبل أن يشكل حلقات. لقد جادل العلماء بأن قوة الجاذبية الهائلة للشمس ربما تكون قد أزعجت تدريجيًا مدارات بعض الأقمار. الذروة في تصادمين قمريين.

توصلت دراسة جديدة إلى أن اصطدام قمرين جليديين يمكن أن يؤدي إلى انفجار كميات هائلة من القصاصات المجمدة باتجاه زحل. إذا كان هذا الجليد يقع خلف حد روتش -أي ما يتجاوز الحد الذي يمكن لموجات الجاذبية للكوكب أن تفكك الأقمار- فإنه لديه فرصة لتشكيل تلك الحلقات.

وربما تكون الجسيمات الموجودة خلف هذه العتبة قد اصطدمت بأقمار صناعية أخرى، مما أدى إلى تفتيتها وإطلاق المزيد من المواد، مما أدى إلى تكتلها معًا لتكوين أقمار حديثة الولادة.

ليس من الواضح أي من الأقمار الحالية يعتبر صغيرًا نسبيًا. لكن مازال رياقد يكون مثالاً على ذلك، ثاني أكبر أقمار زحل بعد تيتان. ولو كان عمره إلى هذا الحد، لكان قد عاش في ظل قوى جاذبية مختلفة، ولكان مداره غريبًا جدًا. لكن بدلًا من ذلك، فإن ريا مستدير ومسطح، مما يشير إلى أنه تشكل مؤخرًا، وربما تم بناؤه من مواد تم إطلاقها حديثًا لتكوين القمر.

قد تحتوي بعض أقمار زحل على محيطات سطحية يحتمل أن تكون صالحة للحياة. ولكن إذا كانت تلك الأقمار أصغر سنًا مما يُعتقد، فقد يتم استبعاد هذا الاحتمال.

وقال الدكتور جيكريس: “ما زلنا لا نعرف ما هي احتمالات تطور الحياة هناك”. ولكن إذا كانت بعض هذه الأقمار أصغر سنا مما يعتقده العلماء، فإن ذلك “قد يقلل من فرص الحياة هناك”.

لن يتم حل الجدل طويل الأمد حول أصل هالة زحل من خلال هذه الدراسة. لكنه يؤكد على أن الخواتم سريعة الزوال ومتغيرة باستمرار وليست زينة ثابتة.

وقال الدكتور جيكريس: “سواء كان زحل أو في مكان آخر، أعتقد أن هذا هو مدى دراماتيكية النظام الشمسي”.