اگر در منظومه شمسی سیارات فراخورشیدی وجود داشت چه اتفاقی میافتاد؟
ما و سیارات فرا خورشیدی
تیمی از دانشمندان تحت حمایت ناسا این سوال را مطرح کردهاند که اگر سیارات فراخورشیدی در کنار زمین به دور خورشید میچرخیدند، منظومه شمسی ما چگونه به نظر میرسید؟
قبل از اینکه ستارهشناسان شروع به شناسایی سیارات فراخورشیدی کنند، بسیاری از دانشمندان بر این باور بودند که منظومههای ستارهای دیگری شبیه منظومه شمسی خودمان وجود دارند، اما بعدها مشخص شد که این موضوع صحت ندارد و اگر چنین سیارههایی در این منظومه بود، حرکت زمین و سیارات دیگر به دور خورشید با مشکلاتی روبه رو میشد.
پس از مطرح شدن چنین فرضیههایی ستاره شناسان سیارات غول پیکر گازی را مشاهده کردند که نزدیک به ستارههای میزبان خود میچرخند، غولهای گازی کوچکتر از نپتون (معروف به مینی نپتون) و تعداد بیشماری از جهانهای دیگر که متفاوت از سیارات منظومه ما به نظر میرسند.
یکی از رایجترین انواع سیارات فراخورشیدی، سیارات فرازمینی، صخرهای بزرگتر از زمین، مریخ یا زهره هستند. از آنجایی که به نظر میرسد سیارات فراخورشیدی بهوضوح در اطراف منظومه شمسی وجود دارند، اخترشناسان میگویند چرا منظومه شمسی از این سیارات برخوردار نیست و اگر چنین شود چه اتفاقی میافتد.
دانشمندان مدلسازی تازهای از این فرضیه انجام دادهاند و معتقدند که اگر یک سیاره فراخورشیدی در مدار اطراف خورشید در کنار سایر سیارات و اجرام منظومه شمسی وجود داشت، منظومه ما شکل متفاوتی داشت و تغییراتی در مدار سیارات منظومه بهوجود میآمد. بسته به موقعیت کره زمین، مدار خود زمین و قابلیت سکونت آن نیز تغییر میکرد. مدارهای عطارد، زهره، اورانوس و نپتون همگی میتوانستند به حدی بیثبات شوند که این جهانها از منظومه شمسی خارج و به فضا منجنیق (اسلحهای باستانی است که برای پرتاب اشیاء بدون نیاز به مواد منفجره استفاده میشد و از پرکاربردترین ابزارهای محاصره محسوب میشود) کنند.
بر اساس تحقیقات جدیدی که یک ابرزمین را شبیهسازی کرده است که برای جهانهایی که پرجرمتر از زمین اما سبکتر از غولهای گازی هستند و سرنوشت هر هشت سیاره را ثبت کرده، چنین جهانی میتواند در مدار اکثر سیارات ویرانکننده باشد. نتایج نشان میدهد که کوچکترین تغییرات در مدار مشتری که عظیمتر از مجموع سیارات دیگر است، تأثیری عمیق و ویرانگر بر مدارهای متعادل سیارات دیگر دارد.
به گفتهی استفن کین، ستاره شناس دانشگاه کالیفرنیا، همه این سیارات مانند چرخ دندههای ساعت پیچیده عمل میکنند، اگر دندههای بیشتری را وارد سیستم ساعت کنید، همه چیز خراب میشود. به این ترتیب اگر سیارات فراخورشیدی در منظومه شمسی وجود داشت تأثیر مخربی روی منظومه شمسی میگذاشت.
منظومه شمسی ما برای مدت طولانی الگویی برای همه منظومههای سیارهای در نظر گرفته میشد. بر این اساس با درنظر گرفتن اینکه اگر سیارات فراخورشیدی در مدار منظومه شمسی قرار گیرد قطعا نظم چرخش سیارات به دور خورشید به گونه دیگری صورت میگیرد.
ماموریتهای شکار سیارات فراخورشیدی ناسا مانند کپلر و ماهواره به ستارهشناسان کمک کرده است تا متوجه شوند که چنین سیاراتی به طور شگفت انگیزی در کهکشان راه شیری بسیار متداول هستند.
سیارات فراخورشیدی میتوانند بین دو تا ۱۰ برابر سیاره ما جرم داشته باشند. در یک شبیهسازی سیارهای با جرمهای مختلف، آنها در فاصلههای متعدد در کمربند اصلی سیارک بین مریخ و مشتری قرار گرفتند. یک ابر زمین در دو برابر فاصله بین زمین و خورشید قرار گرفت که منجر به هزاران شبیه سازی شد.
این نتایج نشان داد که هر چهار سیاره عطارد، زهره، مریخ و زمین به ویژه در برابر تغییرات مداری آسیبپذیر هستند. برخی یا هر چهار سیاره از منظومه شمسی بیرون رانده شدند. هیچ یک از هزاران شبیه سازی خروج مشتری یا زحل را نشان نداد. اما در موارد معدودی، این دو غول گازی سیارات دیگری از جمله خود ابرزمین تازه اضافه شده و همچنین اورانوس را به بیرون پرتاب کردند و باعث هرج و مرج در میان قمرهای آن شدند.
دانشمندان معتقدند که قمرها در مدارهای ثابتی به دور سیاره باقی نمیمانند، زیرا این قمرها به بیرون از منظومه شمسی فرستاده میشوند. هنگامی که سیارهای هفت برابر جرم زمین مانند Gliese 163c کمی فراتر از مریخ قرار گرفت، شبیه سازی نشان داد که مدار هر چهار سیاره درونی ناپایدار شد. مدارهای زمین و زهره به اندازه کافی غیرعادی یا تخم مرغی شکل شدند که برخوردهای فاجعهبار داشتند. تغییر در مدار آنها سپس انرژی را آزاد کرد که به عطارد منتقل شد و کمی بعد از آن خارج شد. مریخ فقط تا نیمه دوام آورد و زمین و زهره حدود هشت میلیون سال از آن خارج شدند.
برخلاف سیارات زمینی، غولهای گازی، بهویژه مشتری و زحل، کمتر تحت تأثیر سیاره اضافی قرار گرفتند. مدار آنها فقط در مکانهای رزونانس حرکت متوسط (MMR) کمی ناپایدار بود، نقاط خاصی که دو سیاره دارای دورههای مداری هستند که نسبت عدد صحیح سادهای از یکدیگر هستند. (مشتری دقیقا سه بار به ازای هر یک دور مشتری به دور خورشید میچرخد.)
بنابراین وقتی همان ابرزمین در قسمت بیرونی کمربند سیارکی قرار میگیرد، در نهایت با مشتری و زحل در یک مدار قرار میگیرد. در نتیجه، مدار هر دو غول گازی تخم مرغیشکلتر میشود، بهطوریکه ابتدا ابرزمین و بعدا اورانوس را حذف میکند. مطالعات نشان داد که در این مورد، حتی کوچکترین تغییرات در بیرون منظومه شمسی، سیارات درونی را به شدت تحت تاثیر قرار میدهد. به عنوان مثال، مریخ چند میلیون سال پس از اورانوس به بیرون پرتاب شد.
بر این اساس چیزی که بیش از همه در این مطالعه دانشمندان را شگفتزده کرد، حساسیت معماری کلی منظومه شمسی به رزونانسهای مشتری بود. بر اساس این مطالعه، اگر سیاره به سمت انتهای کمربند سیارکی در نزدیکی سه واحد نجومی معادل ۲۷۸ میلیون مایل یا ۴۴۷ میلیون کیلومتر قرار گیرد، اضافه شدن یک ابر زمین کمترین آشفتگی را به همراه خواهد داشت.
دانشمندان استدلال میکنند که به این ترتیب با سیارات غولپیکر بهصورت حداقلی تعامل خواهد داشت و اختلالات کمی در منظومه شمسی ایجاد میکند. به این ترتیب مشخص میشود که مشتری چقدر برای دینامیک منظومه شمسی اهمیت دارد و حتی تغییرات نسبتاً کوچک میتواند تفاوت عظیمی در پایداری منظومه ما ایجاد کند.
ابر زمینها ممکن است در بیشتر منظومههای شمسی رایج باشند، زیرا سیارات غولپیکری مانند مشتری یک اتفاق نادر هستند. محققان اغلب حدس میزنند که آیا منظومه شمسی ما میتواند به طور ایمن سیاره دیگری بین مریخ و مشتری را در خود جای دهد یا خیر و به نظر میرسد که پاسخ آن یک نه قاطع باشد.
نظرات
دیدگاه خود را اشتراک گذارید