ماه گم شده کلید راز تشکیل حلقه زحل

برخلاف دایره‌های نازک غبار و صخره‌ای که مشتری، اورانوس و نپتون را احاطه کرده‌اند، منظومه حلقه‌ای رنگارنگ زحل یک پدیده بسیار گسترده است.

به گزارش تک ناک، منظومه حلقه‌ای رنگارنگ زحل برای دانشمندان هنوز یک راز حل نشده باقی مانده است. زحل در بین سیاره های منظومه شمسی  با حلقه ای  خال‌خال‌ به دور خود،  همراه ماه‌های کوچکی که لبه‌های حلقه را می‌تراشند، دارای ساختاری پیچیده است.  هر یک از هفت حلقه زحل با سرعتی متفاوت در حال حرکت به دور زحل است. جالب اینجاست که حلقه ای که زحل به آن شهرت دارد بسیار جوان به نظر می‌رسد. شواهد حاکی از آن است که سیستم حلقه فقط 100 میلیون سال قدمت دارد.

توضیح اینکه چرا حلقه های زحل تا این حد پس از تشکیل بقیه منظومه شمسی ظاهر شدند، چالش برانگیز است، به طوری که برخی از دانشمندان را به این سوال واداشته است که آیا تفسیر این شواهد درست است یا خیر. اکنون، به عنوان محصول جانبی تحقیق در مورد برخی از ویژگی‌های دیگر زحل، یک تیم به یک پاسخ قابل قبول رسیده است. اگر حلقه‌های زحل از یک قمر پودر شده ساخته شده باشند، می‌تواند نه تنها به دست آوردن دیسک‌های غبارآلود اخیر، بلکه دو ویژگی عجیب دیگر سیاره حلقه‌دار را توضیح دهد. انحراف محوری آن و مدار عجیب و غریب و به سرعت در حال انبساط بزرگترین قمر تیتان.
شیب محوری که زاویه بین محور چرخش سیاره  و صفحه مداری است در سیاره های منظوم شمسی متفاوت است.ساعت زحل 26.7 درجه است که شبیه به شیب زمین، مریخ و نپتون است. با این حال، نازک شدن غول گازی تنها در حال افزایش شدید است، که دانشمندان آن را به مهاجرت به بیرون تیتان نسبت می دهند.

طبق تحقیقات قبلی، زنجیره ای از فعل و انفعالات گرانشی از زحل تا تیتان تا نپتون تأثیر قابل توجهی بر شیب این سیاره حلقه دار داشته است. سرعتی که زحل در محور چرخشی خود می‌چرخد (تقبل چرخشی) بسیار نزدیک به سرعتی است که کل مدار نپتون در آن می‌چرخد (تقبل مداری)، پدیده‌ای که به عنوان رزونانس شناخته می‌شود و نشان‌دهنده یک رابطه است.

این تحقیقات نشان داد که برخلاف مطالعات اولیه ، این سنگ‌های پله گرانشی اخیراً به هم متصل شده‌اند، زیرا قمر تیتان خیلی سریع از زحل مهاجرت می‌کند و نمی‌تواند در منظومه شمسی اولیه پدید آمده باشد.
در مطالعه جدید، توسط تیمی به رهبری جک ویزدام، ستاره شناس از موسسه فناوری ماساچوست، نکته عجیبی را یافت. آنها از داده های گرانشی فضاپیمای کاسینی ناسا و مدلی از ساختار داخلی سیاره استفاده کردند تا ببینند آیا زحل هنوز با نپتون در رزونانس است یا خیر. جواب؟ نه کاملا.

تیم تحقیقاتی برای درک دلیل آن بسیار کنجکاو بود پس دامنه تحقیقات را گسترش دادند. اگر مدار تیتان ابتدا همانطور که انتظار می‌رفت به سمت بیرون مهاجرت می‌کرد، اما به صورت غیرمنتظره‌ای تغییر می‌کرد، این امر می‌توانست زحل را به داخل کشیده و از رزونانس خارج کند و در نتیجه رزونانس فعلی با نپتون ایجاد شود.گام بعدی این است که بفهمیم چه چیزی می تواند مدار تیتان را به طرز چشمگیری تغییر دهد. ما می دانیم زحل دارای قمرهای بسیاری است. این قمرها ممکن است دلیل اصلی تغییر مداری تایتان باشند.

زحل با تعداد 82 قمر (از جمله برخی که هنوز تایید نشده اند)، بیشترین تعداد قمرهای شناخته شده در منظومه شمسی را دارد. اگر زحل یک قمر اضافی داشت که بی‌ثبات می‌شد، می‌توانست سبقت سیاره را تغییر دهد و به آن کمک کند تا از رزونانس خود با نپتون رها شود.

این تیم صدها شبیه سازی، با شرایط شروع کمی متفاوت، از منظومه زحل از جمله این قمر فرضی به نام Chrysalis انجام دادند و آنها دریافتند که این سناریو به خوبی همه چیز را توضیح می دهد.این سناریو به طور خاص، پیشنهاد می‌کند وجود کریسالیس می‌تواند باعث شود که مدار زحل به میزانی بیشتر از آنچه که در حال حاضر می‌بینیم، در حدود 36 درجه، از طریق رزونانس با نپتون، تغییر ریابد. در طول این مدت، زخل برهم کنش گرانشی با تیتان نیز خواهد داشت.

حدود 160 میلیون سال پیش، مدار Chrysalis بی ثبات شد. این باعث شد که آن را کاملاً به زحل نزدیک کند، و گرانش زحل باعث از هم پاشیدن این قمر شد.محققان براساس شبیه‌سازی‌های خود، تخمین می‌زنند که حدود 99 درصد Chrysalis در نهایت به زحل برخورد کرد، اما مواد کافی در مدار معلق ماند تا حلقه‌های این سیاره را تشکیل دهد.
اگر این قمر مانند برخی از قمرهای منظومه شمسی یخ زده بود حجم یخ زیادی در حلقه زحل مشاهده می کردیم.
این برخورد شدید همچنین می توانسته زحل را از رزونانس خارج کند و شیب محوری آن را کاهش دهد. با این حال، از 390 شبیه سازی، تنها 17 مورد شرایطی را ایجاد کردند که در آن حلقه های زحل تشکیل شدند.

بنابراین، همانطور که مریم المعتمد، ستاره شناس دانشگاه کرنل، در تفسیری درباره این مطالعه جدید توضیح می دهد، در حالی که اختلال در Chrysalis ممکن و قابل قبول است، اما احتمالاً یک اتفاق نادر و یکباره بوده است. بعید است به این زودی شاهد رویداد مشابه دیگری در زحل باشیم.

محققان در مقاله خود می نویسند: “ما پیشنهاد می کنیم که زحل زمانی یک قمر اضافی به نام Chrysalis داشته است؛ این منظومه قبلا در رزونانس تقدمی مدار چرخشی با نپتون بوده است؛ که با مهاجرت تیتان از مدار خود انحراف زحل با تغییر نرخ جهش افزایش می یابد. . به دلیل ناپایداری مدار Chrysalis زحل از رزونانس پیشروی فرار کرد. برخورد نزدیک این قمر فرضی با زحل منجر به تشکیل حلقه‌های آن شد.

ویزدام می گوید: «این داستان بسیار خوبی است، اما مانند هر نتیجه دیگری، باید توسط دیگران بررسی شود.»