غزل زیاری: در حال حاضر، هیچ یک از قمرهای سیارات در منظومه شمسی حلقه ندارند. با این حال، مطالعه جدید نشان می دهد که هنگامی که چنین حلقه هایی تشکیل می شوند، می توانند تا یک میلیون سال پایدار بمانند، حتی اگر جذب دیگر اجرام منظومه شمسی شوند. چنین یافته‌هایی این معما را عمیق‌تر می‌کند که چرا تمام قمرهای منظومه شمسی فاقد حلقه هستند.
احتمالاً می‌دانید که بسیاری از اعضای خانواده منظومه شمسی توسط حلقه‌هایی احاطه شده‌اند، که احتمالاً زحل شناخته‌شده‌ترین نمونه آن است که توسط هشت حلقه اصلی که از هزاران حلقه کوچک‌تر تشکیل شده‌اند احاطه شده است. طبق مشاهدات ماموریت های فضایی وویجر، سه سیاره فراخورشیدی دیگر نیز دارای حلقه هستند. این سیستم‌های حلقه‌ای از تکه‌های یخ و سنگ با اندازه‌های متفاوت توسط قمرهای چوپان کوچک کنار هم نگه داشته می‌شوند که نیروهای گرانشی آنها را از هم جدا می‌کنند و موقعیت‌شان را تغییر می‌دهند.
شاید زمین حلقه هایی داشته باشد
مطالعات اخیر با استفاده از تلسکوپ‌های زمینی، حلقه‌هایی را در اطراف چندین سیارک خارج از مدار مشتری و سیارات کوچکی مانند Haumea به شکل تخم‌مرغ نشان داده‌اند. حتی این احتمال وجود دارد که زمین و مریخ زمانی حلقه داشته باشند. البته، هیچ مطالعه‌ای تا به امروز وجود حلقه‌ها را در اطراف هر یک از 300 قمر منظومه شمسی به طور قطعی ثابت نکرده است و مطالعه‌ای در سال 2008 که ادعا می‌کرد قمر مشتری Rhea حلقه‌هایی دارد اشتباه بود.
فقدان انگشتر موضوع جالبی است. فرآیندهای فیزیکی که باعث ایجاد حلقه‌ها می‌شوند، از نظر تئوری می‌توانند هم در سیاره‌ها و هم در قمرهای آنها رخ دهند. متئو تیسکارنو، دانشمند سیاره‌شناسی در مؤسسه SETI در کالیفرنیا، اشاره کرد که وقتی زباله‌ها شروع به چرخش به دور یک جسم می‌کنند، حلقه‌ای می‌تواند در اطراف این جسم شکل بگیرد. این زباله‌ها می‌تواند توسط یک سیارک یا دنباله‌دار از بدن خود جسم پرتاب شده باشد، یا می‌تواند شامل توده‌هایی از یخ باشد که توسط آتشفشان‌های برودتی قدرتمند از جسم پرتاب شده است.
او ادامه داد: با گذشت زمان، نیروهای گرانشی جسم، این زباله‌ها را به شکل یک حلقه مرتب می‌کنند. با این حال، بسیاری از قمرها در اثر برخورد این سیارک ها یا آتشفشان های یخ زده آسیب دیدند و بنابراین تا به امروز بدون حلقه باقی مانده اند.
شکار ماه گمشده به صدا در می آید
این مشاهدات، اخترفیزیکدان ماریو سوکرکیا از دانشگاه گرنوبل در فرانسه و همکارانش را وادار کرد تا بررسی کنند که آیا حلقه‌های قمرها می‌توانند پایدار باشند یا خیر.
مطالعه سال 2022 توسط Sukarkia و همکارانش نشان داد که قمرهای جدا شده از نظر تئوری می توانند حلقه های ثابتی در اطراف خود داشته باشند. با این حال، این مطالعه اثرات گرانشی دیگر قمرها و سیارات را در نظر نگرفت.
برای بررسی این موضوع، مطالعه جدیدی انجام شد و نتایج آن در اکتبر 2024 منتشر شد. سوکارکیا و همکارانش پنج گروه از قمرهای کروی و سیارات همسایه آنها از جمله زمین و ماه را انتخاب کردند. برای هر مجموعه، آنها حلقه‌هایی را به همه قمرها اضافه کردند و سپس نحوه رفتار حلقه‌ها را در طی یک میلیون سال شبیه‌سازی کردند که توسط ماه مادر، سایر قمرهای نزدیک و سیاره جذب گرانشی می‌شوند. محققان همچنین محاسبه کردند که چگونه ذرات حلقه در طول یک هزاره به طور آشفته حرکت می کنند تا پایداری حلقه ها را تعیین کنند.
محققان انتظار داشتند که حلقه ها ناپایدار باشند، اما این مدل نشان داد که به استثنای چند قمر، از جمله قمر زحل، میماس، که “ستاره مرگ” نامیده می شود، حلقه های قمرها پایدار هستند. به خصوص در قمر مشتری یاپتوس. نکته عجیب این است که ماه به عنوان تنها قمر زمین نیز 95 درصد شانس پشتیبانی از یک سیستم حلقه ای پایدار در شبیه سازی ها را داشت.
سوکرکیا توضیح داد: «ما فکر نمی‌کردیم که قمرها همچنان در یک محیط گرانشی متخاصم پایدار باشند، زیرا بسیاری از قمرها و سیارات دیگر حلقه‌های خود را از بین می‌برند. در عوض، این محیط‌های متخاصم به جای تخریب حلقه‌های خود، ساختارهایی مانند شکاف‌ها و امواج ایجاد می‌کنند (مشابه آنچه در حلقه‌های زحل دیده می‌شود).
این حلقه ها کجا رفته اند؟
حال این سوال پیش می آید که چرا قمرها اکنون حلقه ندارند؟ بر اساس توضیحات محققان، عوامل غیر گرانشی از جمله تابش خورشید و ذرات باردار از میدان های مغناطیسی سیارات مادر قمرها باعث از هم پاشیدن حلقه های قبلی شده است. اگرچه همه محققان با نتایج این مطالعه موافق نیستند. تیسکارنو، که در این مطالعه شرکت نداشت، معتقد است حلقه‌ها احتمالاً در درازمدت توسط نیروهای گرانشی خود قمرهای مادر فرسایش یافته‌اند.
او توضیح داد: «از آنجایی که اکثر قمرهای منظومه شمسی بسیار آهسته می‌چرخند (مانند چرخش ماه به دور زمین، که یک طرف یا صورت به سمت سیاره‌اش می‌چرخد)، هر ذره حلقه‌ای باید بسیار سریع‌تر از چرخش آن به دور زمین بچرخد. حرکت ماه; بنابراین، در یک دوره زمانی طولانی، کشش گرانشی قمرهای والد باعث می شود که مدارهای ذرات حلقه بر هم منطبق شوند تا در نهایت با سطح ماه برخورد کنند.
این بدان معنی است که اگر ماه، تنها قمر زمین، در گذشته حلقه هایی داشته است، آن حلقه ها به سطح ماه برخورد کرده و مدت ها پیش ناپدید شده اند.
منبع: علوم زیستی
۲۲۷۲۲۷