يمكن أن يكون أكبر أقمار زحل، تيتان المغطى بالضباب الدخاني، نتيجة اندماج دراماتيكي بين قمرين آخرين أدى إلى بدء سلسلة من التأثيرات – بما في ذلك تشكيل حلقات زحل الجميلة.
عندما كاسيني-هويجنز وصلت البعثة إلى نظام زحل في عام 2004، وكان في استقبالها مجموعة من الحيوانات أقمار غامضة بخصائص غريبة تيتان، ثاني أكبر قمر في النظام الشمسيوهو أيضًا القمر الوحيد في جوارنا الكوني الذي يتمتع بغلاف جوي تفوح منه رائحة الجزيئات العضوية. ثم، هناك هايبريون، وهو جسد محطم وكدمات يشبه حجر الخفاف العملاق الذي يتدحرج من حوله. زحل. وفي الوقت نفسه، يُعتقد أن عالم يين يانغ في إيابيتوس، بنصفيه الكرويين ذوي اللونين، نتج عن المرور عبر الحلقة E لكوكب زحل – والتي تتكون من المواد المنبعثة من كوكب زحل. إنسيلادوسينابيع زحل – لديها مدار أكثر ميلًا من أي من أقمار زحل الرئيسية، بزاوية 15.5 درجة على المستوى الاستوائي لزحل.
الآن، أصبح علماء الفلك بقيادة ماتيجا كوك من معهد SETI يشككون في أن إنشاء تيتان الذي نعرفه اليوم من خلال اصطدام واندماج قمرين كان من الممكن أن يؤدي إلى سلسلة من الأحداث التي أدت إلى كل خصائص زحل الأخرى التي نراها اليوم.
جاء الدليل على كل هذا من قياسات كاسيني “لحظة القصور الذاتي” لزحل، والتي يحكمها توزيع الكتلة داخل زحل نفسه. تعتبر لحظة القصور الذاتي هذه عاملاً متحكمًا في مدى تذبذب محور دوران زحل، مثل قمة الدوران، وهي ظاهرة تُعرف باسم المبادرة. وكان يُعتقد أن فترة مبادره زحل تتطابق مع الفترة البعيدة نبتونمداره، مما أدى إلى خلق رنين جاذبية بدأ في سحب زحل بزاوية قدرها 26.7 درجة بالنسبة لمستوى مداره حول الكوكب. شمس. ولهذا الميل فائدة إضافية تتمثل في السماح لنا برؤية حلقات زحل بشكل أكثر وضوحًا أرض.
لكن قياسات كاسيني لتوزيع الكتلة الداخلية أظهرت أن كتلة زحل كانت مركزة في المركز أكثر بقليل مما كان يُعتقد. وبالتالي فإن هذا يغير لحظة القصور الذاتي لزحل، مما يخرجه بشكل هامشي من الرنين مع مدار نبتون.
على ما يبدو، هناك شيء ما قد أخرج زحل من التزامن مع نبتون، مما أدى إلى إعادة توزيع الكتلة داخل زحل. ولكن ما الذي يمكن أن يفعل ذلك؟
على الرغم من كونها أقل كتلة بكثير من زحل، إلا أن أقمار الكوكب الحلقي يمكن أن يكون لها تأثير كبير بشكل مدهش على الكوكب. في الأصل، لشرح ما الذي أخرج زحل من الصدى مع نبتون، توصل العلماء إلى نظرية مفادها أنه في يوم من الأيام كان لدى زحل قمر جليدي آخر، أطلقوا عليه اسم الشرنقة. وقالوا إن مدار هذا القمر من الممكن أن يكون قد تعرض للاضطراب بعد اصطدام قريب بتيتان واقترب كثيرًا من زحل، حيث مزقت قوى المد الجاذبية القمر قبل حوالي 100 مليون سنة. وبينما سقط معظم الحطام في زحل، بقي البعض الآخر في مداره، مشكلًا الحلقات. في هذه الأثناء، كان التفاعل مع الشرنقة هو الدافع الذي أدى إلى توسيع مدار تيتان، والذي بدوره كان سيخرج زحل من التزامن مع نبتون.
لقد كانت نظرية جميلة، ولكن عندما اختبرها فريق أوك في عمليات المحاكاة، وجدوا أن الغالبية العظمى من المرات التي اصطدم فيها كريساليس بتيتان بدلاً من ذلك. ومع ذلك، بدلًا من أن تكون عمليات المحاكاة طريقًا مسدودًا لفرضية كريساليس، فتحت بابًا آخر، وكان المفتاح هو قمر آخر لزحل، هايبريون، الذي يدور خلف تيتان مباشرةً.
تيتان وهايبريون مثال آخر على رنين الجاذبية. مداراتها مقفلة معًا: مقابل كل أربع مدارات لكوكب زحل يقوم بها تيتان، يقوم هايبريون بثلاثة مدارات بالضبط، ويتدحرج بشكل غير منظم حول الكوكب ذي الحلقات.
وقال تشوك في مقال: “هايبريون، الأصغر بين أقمار زحل الكبرى، قدم لنا الدليل الأكثر أهمية حول تاريخ النظام”. إفادة. “في عمليات المحاكاة حيث أصبح القمر الإضافي غير مستقر، غالبًا ما فُقد هايبريون ولم ينج إلا في حالات نادرة. لقد أدركنا أن قفل تيتان-هايبريون صغير نسبيًا، عمره بضع مئات الملايين من السنين فقط. ويعود تاريخ هذا إلى نفس الفترة تقريبًا التي اختفى فيها القمر الإضافي. ربما لم ينج هايبريون من هذا الاضطراب، ولكنه نتج عنه. إذا اندمج القمر الإضافي مع تيتان، فسوف ينتج شظايا بالقرب من مدار تيتان. وهذا هو بالضبط المكان الذي كان من الممكن أن يتشكل فيه هايبريون.”
يقترح أوك أن الشرنقة كانت حقيقية، وأنها اصطدمت بالفعل واندمجت مع تيتان الأولي قبل 100-200 مليون سنة، وأن هذا الاصطدام هو الذي شكل الكثير مما نراه في نظام زحل.
على سبيل المثال، قبل الاصطدام ربما كان تيتان أشبه بقمر المشتري الجليدي الخالي من الهواء كاليستو، مع سطح قديم ومدمر. كان من الممكن أن يؤدي الاصطدام إلى محو سطح تيتان بالكامل، وهو ما يفسر سبب وجود عدد قليل جدًا من الحفر على تيتان تحت غلافه الجوي السميك. ومن المحتمل أن هذا الغلاف الجوي قد تسرب من داخل تيتان أثناء الاصطدام. ضرب الاصطدام تيتان في مداره حول زحل، مما أدى إلى اتساع مداره واستطالته أكثر. لقد بدأ الآن فقط في النمو تدريجيًا بشكل دائري مرة أخرى.
كان التغيير في مدار تيتان سيؤدي إلى إحداث قوى المد والجزر دمارًا في الأقمار الداخلية متوسطة الحجم، مما دفعها إلى الاصطدام أيضًا، وفقًا لمزيد من عمليات المحاكاة التي أجراها العلماء في جامعة إدنبرة ومركز أبحاث أميس التابع لناسا. وبينما تشكلت الأقمار من معظم الحطام، فإن بعض الجزيئات الجليدية قد استقرت حول زحل لتشكل أنظمته الحلقية.
تظهر عمليات المحاكاة أيضًا أن الشرنقة قد تسببت في اضطراب مدار إيابيتوس، مما أدى إلى ميله العالي.
إنها فرضية جميلة وأنيقة، لكن هذا كل ما في الأمر حاليًا. ورغم أن الفكرة تتطابق مع الحقائق، إلا أنه لا يوجد دليل مباشر حتى الآن. يمكن أن تكون مهمة Dragonfly التابعة لناسا إلى تيتان، والتي من المقرر إطلاقها في عام 2028، أول من يجد مثل هذا الدليل من خلال البحث عن المزيد من العلامات التي تشير إلى أن سطح تيتان شاب، مما يشير إلى الاضطرابات التي أعقبت الاصطدام مع كريساليس منذ أكثر من 100 مليون سنة.
تم قبول النتائج التي توصل إليها فريق Ćuk للنشر في مجلة Planetary Science Journal، وأ طبعة أولية متاح على مستودع الورق arXiv.
التعليقات