محاكاة حاسوبية تحل لغز تشكل حلقات المشتري وسبب اختلافها عن حلقات زحل

ستيفن كين/ يو سي آر.

شارك

استمع الى المقالة الآن هذه الخدمة تجريبية

يمتلك كوكب زحل الحلقات الأكثر شهرة في مجموعتنا الشمسية، ولكنه ليس الكوكب الوحيد الذي يمتلك الحلقات. منحت الصور التي أصدرها فريق تلسكوب جيمس ويب الفضائي في أوائل شهر يوليو/تموز 2022 العالم لمحة عن حلقات كوكب المشتري، إلا أنها أغمق وذات لون خافت أكثر مقارنة بحلقات كوكب زحل. احتار العلماء حتى وقت قريب لماذا لا يمتلك كوكب المشتري حلقات أكبر حجماً. ولكن اقترح الباحثون في دراسة حديثة نُشرت في 13 يوليو/تموز 2022 ولم تخضع لمراجعة الأقران بعد أن ذلك قد يكون له علاقة بأقمار هذا الكوكب الغازي العملاق.

نظرياً، يُفترض أن تكون لكوكب المشتري حلقات كبيرة. إذ إنه الكوكب الأكبر في المجموعة الشمسية. ومن المنطقي افتراض أن هذا الكوكب قادر على جذب المزيد من الحطام الفضائي لتشكيل حلقات أكبر حجماً وأوضح من الحلقات التي يمتلكها الآن.

دراسة حلقات كوكب المشتري

قال ستيفن كين (Stephen Kane)، عالم الفيزياء الفلكية في جامعة كاليفورنيا في مدينة ريفرسايد والمؤلف الرئيسي للورقة الجديدة في بيان صحفي أصدرته هذه الجامعة: “إذ كان يمتلك المشتري حلقات أكبر، فهي ستبدو أكثر سطوعاً بالنسبة لنا لأنه أقرب إلى الأرض من كوكب زحل”. يقدّر علماء الفلك أنه عندما يكون المشتري في أقرب نقطة في مداره عن الأرض، تكون المسافة الفاصلة بينه وبين كوكبنا تساوي 587.4 مليون كيلومتر، بينما يبعد زحل في أقرب نقطة له عن الأرض مسافة 1.2 مليار كيلومتر.

يمتلك كوكبا أورانوس ونبتون حلقات أيضاً. لكن حلقات كوكب زحل هي الوحيدة التي يمكن رؤيتها دون استخدام تلسكوبات متطورة. يستطيع تلسكوب جيمس ويب الفضائي رؤية الكون بالإشعاع تحت الأحمر على عكس التلسكوبات التي سبقته مثل تلسكوب هابل الفضائي، ما يجعله قادراً على رصد الحلقات الصغيرة للكواكب الأخرى غير كوكب زحل.

يمكن أن تساعد دراسة حلقات الكواكب علماء الفلك على فهم ماضي هذه الكواكب. إذ إنها تكشف أنواع أحداث التصادم والأحداث الأخرى التي وقعت خلال تاريخ هذه الكواكب. تغطّي حلقات كوكب زحل هائلة الحجم 27 أرضاً. تتألف هذه الحلقات من المليارات من قطع المذنّبات والكويكبات، بالإضافة إلى الأقمار التي جذبها الكوكب ومزّقها.

اقرأ أيضاً: لم يحدث منذ العصور الوسطى: هذا موعد الاقتران العظيم لزحل والمشتري 

إذا تمكّن العلماء من حساب عمر المواد التي تتألف منها الحلقات، يستطيعون استنتاج ما إذا كان منشأ هذا الحطام الفضائي هو الأقمار القريبة أو الأجرام السماوية الموجودة في حزام كايبر البعيد. إن معرفة منشأ الحلقات الكوكبية يمكن أن يساعد العلماء في الإجابة عن بعض الأسئلة المتعلقة بتشكّل المجموعة الشمسية وبداية الكون.

نماذج حاسوبية لحل لغز حلقات المشتري

استخدم الباحثون في الدراسة الجديدة نموذجاً حاسوبياً لإنشاء محاكاة لمدار كوكب المشتري ومدارات 4 أقمار من أقماره، وهي غانيميد وكاليستو وآيو ويوروبا. استخدم علماء الفلك أيضاً معلومات تتعلق بالزمن اللازم لتشكّل الحلقات. يقول كين مشيراً إلى أقمار المشتري نسباً لغاليليو غاليلي، وهو العالم الذي اكتشفها: “وجدنا أن أقمار المشتري الغاليليّة، والتي يعتبر أحدها أكبر قمر في المجموعة الشمسية، ستدمّر بسرعة أي حلقات كبيرة قد تتشكّل”.

نظراً لكبر حجم أقمار المشتري، ستتسبب جاذبيتها الهائلة بقذف قطع الجليد التي تدخل في مدار المشتري بعيداً بدلاً من أن تجذبها. بناءً على نتائج النموذج الحاسوبي، يقترح الفريق أنه من غير المرجّح أن كوكب المشتري كان يمتلك حلقات كبيرة في الماضي وزالت الآن كما افترض الباحثون في بداية دراستهم.

اقرأ أيضاً: زحل موغلٌ في القِدم، أما حلقاته فعمرها من عمر الديناصورات على الأرض فقط

تتمثّل الخطوة التالية في استخدام المحاكاة الحاسوبية لدراسة حلقات كوكب أورانوس. ويأمل الباحثون أن يكتشفوا لماذا يدور هذا الكوكب في  مدار غريب حول الشمس بطريقة تختلف عن باقي كواكب المجموعة الشمسية. ينص أحد التفسيرات المحتملة على أن موقع كوكب أورانوس تغيّر بسبب تصادم هائل، وأن حلقاته تشكّلت من بقايا حطام هذا الحدث.

يقول كين: “بالنسبة لعلماء الفلك، هذه الحلقات هي مثل بقع الدم على حائط مسرح جريمة”، ويضيف: “عندما ننظر إلى حلقات الكواكب العملاقة، فنحن ننظر إلى أدلة تشير لوقوع أحداث كارثية تسببت بوصول هذه المواد إلى مواقعها”.