عُطارد: ما الذي يجعله غريبًا؟

ما هي اسباب غرابته؟

لماذا يبدو عطارد غريبًا من بين الكواكب؟ قد يقع اللوم على الكواكب الخارجية العملاقة.

يبدو أن غرابة عطارد يمكن أن يُلقى فيها اللوم على الكواكب العملاقة مثل المشتري وزحل وأورانوس ونبتون.

بحسب هذه الدراسة الجديدة التي نُشرت في مجلة Nature Geoscience، فإن الكواكب العملاقة في نظامنا الشمسي، وهي المشتري وزحل وأورانوس ونبتون، ربما لعبت دورًا حاسمًا في تكوين عطارد غير الاعتيادي. فقد استخدم الباحثون المحاكاة الحاسوبية لدراسة النظام الشمسي في مراحله الأولى، ووجدوا أن الكواكب العملاقة ربما تسببت في تشويش حركة وطبيعة المواد الصخرية التي كانت تدور حول الشمس الشابة.

Image credit: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington

عطارد الكوكب غير المنطقي. مع أنهُ صغيرٌ جدًا لكّنه يحتضن نواةً ذات كتلة ضخمة نسبيًا. إن عطارد غريب جدًا لدرجة أن العلماء لم يتمكنوا من شرح خصائصه باستخدام محاكاة لتشكل النظام الشمسي. ولكن الآن، وجد الباحثون مؤشرًا مهمًا، ويبدو أن غرابة عطارد قد تكون بسبب الكواكب العملاقة.

عطارد بلا شك أصغر كوكب في النظام الشمسي، حيث يمتلك فقط حوالي 5.5% من كتلة الأرض وحجمها. وعلى الرغم من هذا الحجم الصغير، إلا أن عطارد يكون ثاني أكثر الكواكب كثافة في النظام الشمسي، حيث تصل كثافته إلى 98% من كثافة الأرض.

منذ بدأ العلماء في تطوير محاكاة لتشكّل النظام الشمسي، واجهوا صعوبة في تفسير الجمع بين حجم عطارد الصغير ونواتِه الكبيرة جدًا. فأفضل ما توصل إليه العلماء بالمحاكاة حتى الآن، هو تقريبًا صورة عامة لتكون الطبقات الداخلية للكواكب. حيث تتحد الأجرام الصخرية الصغيرة لتشكل الكواكب التي نعرفها اليوم. بهذه المحاكاة يمكن الحصول على العدد الصحيح للكواكب الداخلية (وهي أربعة) ومعلوماتها العامة -كتحديد استطالة مداراتها- في الوقت الصحيح من تشكل النظام. ومن خلال هذه المحاكاة يمكن للعلماء دراسة تفاصيل عملية تشكل الكواكب الداخلية والتي حدثت من تصادم الصخور الكوكبية الصغيرة (Planetesimals)/حجارة بناء الكواكب الصخرية على مدى فترة تقدر بـ 100 مليون سنة، والتي حدثت عن طريق تصادم الأجرام الصغيرة لتشكل الكواكب الداخلية التي نعرفها اليوم.

ومع ذلك، فإن هذه المحاكاة غالبًا ما تفشل في تحديد كتل الكواكب الداخلية بشكل صحيح، ولا سيما في تفسير سبب نواة عطارد الكبيرة جدًا بالنسبة لحجم الكوكب. وبالتالي، فإن العلماء يحتاجون إلى البحث عن مؤشرات جديدة لفهم غرابة عطارد، والتي يمكن أن تكشف عن دور الكواكب العملاقة في تشكيل تركيبة هذا الكوكب غير العادي.

نشر علماء الفلك ورقة بحثية جديدة في مجلة Icarus للكشف عن غموض عطارد. وعلى الرغم من أنهم لم يتمكنوا من شرح كل خصائص عطارد، إلا أنهم توصلوا إلى نتائج أفضل بكثير مما حققته مجموعات البحث السابقة، ويؤكدون أن نتائجهم تشير إلى الاتجاه الصحيح.

الهدف الأول هو تفسير حجم عطارد الصغير. وجزء من ذلك بالتأكيد يرجع إلى النقص النسبي في مواد البناء داخل القرص قبل الكوكبي/(البروتوكوكبي) الذي كان سينمو فيما بعد إلى الكواكب حول الشمس الفتيّة. تشير محاكاة تطور القرص البروتوكوكبي إلى أنها تميل إلى أن تكون أنحف نحو الحواف الداخلية نتيجة لقوة الطرد المركزي والضغط الإشعاعي الناتج عن النجم النامية التي وُلدت في وسط القرص. لذلك، لم يُعطَ عطارد الكثير من المواد الصغيرة للعمل.

ثانياً، لم تتشكل الكواكب الخارجية في مواقعها الحالية. ببساطة لم يكن هناك ما يكفي من المواد في أنصاف أقطارها المداريّة ليتم خلقُها في تلك المواقع. لذلك كان عليها أن تتشكل بالقرب من بعضها البعض وأقرب إلى الشمس، حيث كانت كثافة مادتها (الغازات) أعلى في ذلك النطاق من البعد عن الشمس.

عندما تشكلت، بدأت تتفاعل جذبيًا مع بعضها البعض، مع تنافسها على الجذب هي والكواكب المجاورة عبر ملايين السنين حتى وصلت إلى مواقع مداراتها الحالية.

في هذه المحاكاة وجدَ الباحثين، أن هذه الحركة بين الكواكب الخارجية قللت بشكل كبير من المادة في المناطق الأقرب إلى القرص الكوكبي الأصلي، على الرغم من أن الكواكب العملاقة بعيدة جداً عن مدار عطارد، إلا أن حجمها الضخم يعوّض بكل تأكيد عن بُعدها، وتحركاتها تطلق العنان عدم الاستقرار والاضطرابات في القرص الداخلي. وبالرغم من أن هذه القوى الجاذبية صغيرة إلا أنها قادرة على إرسال المواد مباشرة إلى الشمس أو حتى طردها خارج المجموعة الشمسية، لذلك يرجح العلماء أنها المسؤولة عن مكان وجود عطارد حاليا.

ولكن ماذا عن حجم لبِّه غير المبرر؟ مع استمرار التصادمات، وجد الباحثون أن عطارد الشاب قد تعرض لعشرات (وربما مئات) من التصادمات مع كائنات مماثلة الحجم. كان كل تصادم عنيفًا بشكل خاص، حيث كان قادراً على خلق قوة شديدة تمزق وتبخر أي صخور خفيفة. كل ما بقي وراءه هي العناصر الأثقل التي تشكل النواة الكوكبية. مع كل تصادم، كسب عطارد كتلة نواة إضافية ولكن لم يحصل على المواد الخفيفة التي تشكل القشرة والستار.

على الرغم من أنّ العلماء يمكنهم بالمحاكاة تصوّر عطارد بحجم نواته الصحيح وفي مداره الصحيح، إلا أنهم لا يزالون غير قادرين على إعادة بناء المحاكاة على الحجم الكلي للكوكب. فعطارد الذي يتم محاكاته ينتهي دائمًا بحجم أكبر من حجمه الحقيقي ونموذج الباحثين لا يمكنه التقاط الصورة تمامًا الكاملة.