يبلغ عمر حلقات زحل حوالي 100 مليون سنة ، لكن من غير الواضح كيف يمكن أن تكون قد تشكلت مؤخرًا. يدور العملاق الحزام بزاوية 26.7 درجة بالنسبة للمستوى الذي يدور حول الشمس.
منذ إمالة زحل السبق ، مثل قمة الغزل ، بنفس معدل مدار نبتون تقريبًا ، افترض علماء الفلك منذ فترة طويلة أن هذا الميل ناتج عن تفاعلات الجاذبية مع جاره نبتون.
في حين أن الكوكبين ربما كانا متزامنين مرة واحدة ، إلا أن علماء الفلك في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا واكتشفت جامعات أخرى ذلك سايتورن منذ ذلك الحين استعصت على سحب نبتون.
ما الذي تسبب في إعادة ترتيب الكواكب؟
يأتي الفريق بفرضية جديدة. اقترحوا أن نظام زحل احتوى سابقًا على قمر إضافي يسمى Chrysalis. جنبا إلى جنب مع أقمار أخرى، دارت كريساليس حول زحل لعدة مليارات من السنين ، وجذبت وجرّت الكوكب بطريقة تحافظ على ميله ، أو "انحرافه" ، بالتوافق مع نبتون.
ومع ذلك ، يُعتقد أن الشرنقة أصبحت غير مستقرة منذ حوالي 160 مليون سنة واقتربت كثيرًا من كوكبها في مواجهة الرعي التي مزقت القمر الصناعي. كان فقدان القمر كافياً لتحرير زحل من سحب نبتون وإعطائه الميل الحالي. علاوة على ذلك ، كان من الممكن أن يظل جزء من شظايا Chrysalis معلقة في المدار ، مما يؤدي في النهاية إلى اقتحام قطع جليدية صغيرة لتشكيل حلقات توقيع الكوكب.
يقترح علماء الفلك أن هذا القمر المفقود يمكن أن يفسر لغزين قديمين: ميل زحل في الوقت الحاضر وعمر حلقاته ، والتي قُدرت بحوالي 100 مليون سنة - أصغر بكثير من الكوكب نفسه.
قال جاك ويزدوم ، أستاذ علوم الكواكب في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا والمؤلف الرئيسي للدراسة الجديدة ، "تمامًا مثل شرنقة الفراشة ، كان هذا القمر الصناعي نائمًا لفترة طويلة وأصبح نشطًا فجأة ، وظهرت الحلقات."
خلال أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين ، افترض العلماء أن محور زحل مائل بسبب صدى جاذبيته أو ارتباطه بنبتون. ومع ذلك ، قامت المركبة الفضائية كاسيني ، وهي مركبة فضائية تابعة لوكالة ناسا ودارت حول زحل من عام 2000 إلى عام 2004 ، باكتشافات أعطت المشكلة زاوية جديدة. عملاق، أكبر قمر زحل ، اكتشف أنه يهاجر من زحل بمعدل 11 سم تقريبًا في السنة ، وهو أسرع مما كان متوقعًا. مكنت هذه الهجرة السريعة وجاذبيتها العلماء من استنتاج أن القمر كان على الأرجح مسؤولاً عن إمالة زحل والحفاظ عليه في صدى مع نبتون.
قال جاك ويزدوم ، أستاذ علوم الكواكب في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا والمؤلف الرئيسي للدراسة الجديدة ، "لإحراز تقدم في المشكلة ، كان علينا تحديد لحظة القصور الذاتي لزحل."
في هذه الدراسة الجديدة ، سعى العلماء إلى تحديد لحظة قصور زحل باستخدام بعض الملاحظات الأخيرة التي أخذتها كاسيني في "النهاية الكبرى" ، وهي مرحلة من المهمة قامت خلالها المركبة الفضائية باتباع نهج وثيق للغاية لرسم خريطة دقيقة لمجال الجاذبية. حول الكوكب بأسره. يمكن استخدام مجال الجاذبية لتحديد توزيع الكتلة على الكوكب.
قاموا بنمذجة باطن زحل وحددوا التوزيع الشامل الذي يطابق مجال الجاذبية الذي لاحظته كاسيني. والمثير للدهشة أن لحظة القصور الذاتي التي تم تحديدها حديثًا وضعت زحل بالقرب من صدى نبتون ولكن خارج نطاقه. ربما كانت الكواكب متزامنة مرة واحدة ولكنها لم تعد كذلك.
بدأوا بإجراء عمليات محاكاة لتطوير الديناميات المدارية لـ زحل وأقماره إلى الوراء في الوقت المناسب. لقد أرادوا تحديد ما إذا كان أي عدم استقرار طبيعي بين الأقمار الصناعية الحالية يمكن أن يكون قد أثر على ميل الكوكب. جاء هذا البحث فارغًا.
لفهم كيفية تغير محور دوران الكوكب بشكل أفضل بمرور الوقت ، والمعروف باسم الحركة الاستباقية ، أعاد العلماء فحص المعادلات الرياضية التي تصفه. مصطلح واحد في هذه المعادلة له مساهمات من جميع الأقمار الصناعية. استنتج الفريق أنه إذا تمت إزالة قمر صناعي واحد من هذا المجموع ، فقد يؤثر ذلك على حركة الكوكب.
من خلال تشغيل عمليات المحاكاة ، حدد العلماء خصائص Chrysalis ، بما في ذلك كتلته ونصف قطره المداري ، والديناميات المدارية المطلوبة لإخراج زحل من الرنين. وخلصوا إلى أن الرنين بين زحل ونبتون تسبب في الميل الحالي للكوكب ، وفقدان القمر الصناعي كريساليس ، وهو تقريبًا حجم ثالث أكبر أقمار زحل إيابيتوس ، سمح لزحل بتجنب الرنين.
لاحظ العلماء ، "في وقت ما بين 200 و 100 مليون سنة ، دخلت Chrysalis منطقة مدارية فوضوية ، وشهدت عدة مواجهات قريبة مع Iapetus و Titan ، وفي النهاية اقتربت جدًا من زحل ، في مواجهة رعي مزقت القمر الصناعي إلى أجزاء صغيرة ، تاركًا جزءًا صغيرًا ضع دائرة حول الكوكب كحلقة مليئة بالحطام ".
"يفسر فقدان Chrysalis حركة زحل ، وميله في الوقت الحاضر ، بالإضافة إلى التكوين المتأخر لحلقاته."
حِكْمَة محمد, "إنها قصة جيدة جدًا ، ولكن مثل أي نتيجة أخرى ، يجب أن يتم فحصها من قبل الآخرين. ولكن يبدو أن هذا القمر الصناعي المفقود كان مجرد شرنقة ، ينتظر عدم استقراره ".
المرجع مجلة:
- جاك ويزدوم وآخرون. قد يفسر فقدان القمر الصناعي انحراف زحل وحلقاته الفتية. علم. دوى: 10.1126 / العلوم. abn1234
