“`html
للحكايات المنشأ طُرُقٌ خاصةٌ في استقطاب خيالنا. سواءً كان نوعًا معينًا من النباتات أو الحيوانات، أو شخصيةً خياليةً مفضلة، فإن معرفة كيفية نشوئها تُنتج حكاياتٍ مُذهلة. لا يختلف الأمر في الفضاء. وخاصةً الزاوية الصغيرة منه التي نعيش فيها: النظام الشمسي.
كيف تشكل، ولماذا يبدو كما هو عليه اليوم؟ كيف يُقارن بأنظمة شمسية أخرى، وهل النظام الذي نكون جزءًا منه مميزٌ أم كباقي الأنظمة؟ في السنوات الأخيرة، اقترب علماء الفلك من الإجابة على هذه الأسئلة المهمة، وكشفوا قصة نظامنا الشمسي.
“`
كيف يفعلون ذلك قصة بذاتها. ربما لم يكن البشر موجودين لرؤية وتسجيل كيف بدأ النظام الشمسي، لكن كان هناك شهود، بمعنى ما، يمكنهم سرد جزء من القصة. الكويكبات الصخرية والنيازك الجليدية التي تراقب النظام الشمسي بصمت تعود إلى أيامه الأولى. كثير منها أقدم من الأرض.
يقول البروفيسور آلان فيتزسيمونز، خبير في الكويكبات والنيازك في جامعة كوينز بلفاست: “تحتوي تركيبتهما الكيميائية وتوزيع مداراتهما على أدلة حول ما حدث في الماضي للنظام الشمسي”.
في زمن ما…
تبدأ القصة قبل حوالي 4.6 مليار سنة، عندما انحنى سحابة من الغاز والغبار بين النجوم تحت وزنها وانهارت حتى أضاءت نجوم جديدة داخلها. كان الشمس أحد تلك النجوم.
كان يُلقى بِالمواد المتبقية حول هذه الطيور الصغيرة، مُشكِّلةً حَزَاماتٍ مسطّحةً تُعرف باسمَ الأقراصِ الأولية الكوكبية. ثمّ تولّت الجاذبية العمل، مُسحِبةً وناحتةً الحطام حتى تكوّن أجسامًا، كلّ منها بحجم كيلومتر تقريبًا (أقلّ بقليل من ميل ونصف). ثم اصطدمت هذه “الكواكب الأولية” ببعضها البعض، متصدّمةً وتكبّر حتى ظهُور الكواكب أخيرًا.
لكن، المكان الذي نجد فيه كواكب المجموعة الشمسية الثمانية اليوم ليس هو المكان الذي بدؤوا فيه حياتهم. لقد تنافسوا وتبادلوا المواقع، هاجرون من أماكن ولادتهم للاستقرار في تكوين أكثر استقرارًا. على الأقل هذا ما تشير إليه النموذج النييسي، وهو نسخة شهيرة من قصة نشأة المجموعة الشمسية سُميت باسم المدينة الفرنسية التي صُنعت فيها.
بصفته الكوكب الأكبر، لعب المشتري دورًا كبيرًا بشكل خاص. اليوم، يشارك المشتري مداره حول الشمس مع مجموعة من الصخور القديمة المعروفة باسم الكويكبات التروية. يبدو أن هذه الكويكبات متنوعة للغاية، مع اختلاف في التركيبات.
هذا يعني أنه من غير المحتمل أن تكون جميعها قد تشكلت معًا في نفس المكان. إذا تحركت الكواكب، لكانوا قد تشتتوا الكويكبات والنيازك إلى مسافات بعيدة، من أماكن مختلفة، في هذه العملية. قد يكون الجاذبية الشديدة للمشتري قد امتصت العديد من المتخلفين. يقول فيتزسيمونز: “نحن نعلم القليل جدًا عن الكويكبات التروية”.
قد يتغير ذلك قريبًا، بفضل مهمة ناسا “لوسي”، التي تتجه نحو أطراف المجموعة الشمسية. سميت المركبة الفضائية على اسم أحافير هومينين عمرها 3.2 ملايين سنة، عُثر عليها في إثيوبيا، والتي كانت، عندما اكتشفت في عام 1974، أقدم بقايا بشرية معروفة.
يُبرز اختيار الاسم حقيقة أن الكويكبات والنيازك هي أحافير المجموعة الشمسية. علماء الفلك، مثل علماء الآثار، يفحصون بقايا الماضي بحثًا عن إجابات. انطلقت “لوسي” في عام 2021، ومن المتوقع وصولها إلى الكويكبات التروجانية في عام 2027.
باستخدام البيانات التي تجمعها “لوسي”، “يجب أن نتمكن من معرفة أين كانت الكويكبات التروجانية”، يقول فيتزسيمونز. بدوره، يمكن أن يُخبرنا ذلك كيف أجبرت التطورات المبكرة للمجموعة الشمسية هذه الكويكبات على احتلال موقعها الحالي.
إخوة النجوم
وفقًا لنموذج نيس، انتقل المشتري قليلاً نحو الداخل باتجاه الشمس، بينما انتقلت الكواكب العملاقة الثلاثة الأخرى (زحل، أورانوس ونبتون) نحو الخارج. ثم تجاوزت الثالوث الخارجي حزام كايبر، وهي منطقة جليدية من الأجسام التي تشمل كوكب بلوتو القزم.
الكواكب المُهاجرة نحو الخارج، وخاصة نبتون، تشتتت الأجسام الأصغر من حزام كايبر إلى مناطق أبعد وخارج المستوى الرئيسي للكواكب، مما أدى إلى ما يُعرف باسم القرص المُبعثر.
يُعتقد أن هذه المنطقة البعيدة هي مصدر المذنبات قصيرة الدورة – تلك التي تدور حول الشمس كل بضع عقود أو قرون (مذنب هالي هو أشهر مثال).
إلا أن هناك مشكلة: “التنبؤات والرصد لا يتطابقان”، كما يقول فيتزسيمونز. بمعنى آخر، لا يمكن لنموذج نيس وحده أن يفسر شكل القرص المُبعثر اليوم.
فكرةٌ جديدة نسبيًا – وهي تكتسب شعبيةً – قد تُنقذ الموقف. يُؤكد علماء الفلك أن الشمس لم تولد وحدها.
يعتقدون أنها كانت لها أشقاء كثيرون تباعدوا منذ ذلك الحين. تمامًا كما يساهم أشقاؤنا في تشكيل الشخصيات التي نصبحها، ربما ساهم إخوة الشمس وأخواتها في شكل النظام الشمسي اليوم.
ربما شهد النظام الشمسي الرضيع مرورًا نجميًا واحدًا أو أكثر عندما تباعدت أشقاء الشمس – نجوم أخرى مرت بنا بسرعات تصل إلى آلاف، أو ربما مئات، من المسافات الحالية للأرض من الشمس.
قد يكون للسحب التثاقلي لهذه النجوم تأثيرٌ على نظامنا الشمسي. يقول فيتزسيمونز: “إذا تلقى النظام الشمسي الوليد دفعةً صغيرةً عن طريق اقترابٍ قريب، فإن ذلك يُناسب ما نراه الآن بشكلٍ أفضل”.
بهذه الطريقة، قد تحمل توزيعات المذنبات مفتاحًا لفك أسرار النظام الشمسي المبكر. وقد تكون أيضًا مسؤولةً عن جعلها مكانًا مناسبًا للحياة، من خلال إيصال المواد الكيميائية اللازمة لتطور الحياة على هذا الكوكب.
لطالما اعتقد العلماء أن المذنبات قد أوصلت الماء إلى الأرض البدائية بعد أن بردت بما فيه الكفاية بعد تشكلها الناري من اصطدام الكواكب الصغيرة.
ومع ذلك، بدأ علماء الفلك يتغيرون في آرائهم. يقول فيتزسيمونز: “التوافق العام يتجه نحو الكويكبات”.
واحدة من المحفزات الرئيسية لتغيير القناعات جاءت عندما زارت مهمة وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) المذنب 67P/تشوريوموف-غيراسيمينكو قبل عقد من الزمن.
اقرأ المزيد:
أظهرت دراسة روزيتا للكويكب وجود نسبة من الديوتيريوم إلى الهيدروجين العادي أعلى بثلاث مرات من النسبة الموجودة على الأرض. تشير النتيجة إلى أن المذنبات مثل 67P ربما لم تكن مسؤولة عن نقل هذه المواد الكيميائية إلى الأرض.
ولكن الأمر ليس واضحًا بهذه البساطة. لقد أمضى المذنب 67P وقتًا طويلًا في النظام الشمسي الداخلي. وقد أدت التفاعلات مع الشمس إلى تآكل سطحه وقد تغيرت كيميائيته.
إذا أردنا حقًا معرفة ما كانت عليه المذنبات في وقت تشكل النظام الشمسي، فنحن بحاجة إلى دراسة مذنب لم يدخل قط النظام الشمسي الداخلي.
هذا هو بالضبط الخطة وراء مهمة مُنْظِّر المذنبات التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية، المقرر إطلاقها في عام 2029. الهدف لم يُكتشف بعد. ينتظر علماء الفلك رصد مذنب بدائي قادم قبل أن يهاجموه.
يقول فيتزسيمونز: “سنُشاهد جسمًا في تجميد عميق منذ وقت تشكل الكواكب العملاقة”. مع بداية تجميع قطع قصة نظامنا الشمسي، يتجه الاهتمام إلى كيفية مقارنتها بأنظمة كوكبية أخرى.
أنظمة غريبة وفريدة
شهدت الـ 25 عامًا الماضية انفجارًا في اكتشافات الكواكب خارج المجموعة الشمسية. يقترب عدد هذه الكواكب التي تدور حول نجوم أخرى من 6000، وكثير منها يُفاجئ علماء الفلك بشكل كبير.
قبل اكتشاف هذه الكواكب خارج المجموعة الشمسية، كانوا يتوقعون العثور على أنظمة شمسية متطابقة إلى حد كبير مع نظامنا، مؤكدين شكوكهم بأن نظامنا شمسي متوسط أو نموذجي.
الواقع الذي يظهر الآن لا يُمكن أن يكون أكثر اختلافًا. فقد عثر علماء الفلك على حديقة حيوان سماوية من الأنظمة الغريبة والفريدة التي لن تبدو غير مناسبة في رواية خيالية علمية.
نظمٌ ذات كواكب تدور حول نجمين بدلًا من واحد، أو نظمٌ ذات كواكب تدور قريبة جدًا من نجمها المركزي لدرجة احتمال هطول الأمطار من معادن سائلة أو مجوهرات. وتحتوي العديد من هذه النظم الشمسية الأخرى على أنواع من الكواكب التي لا نمتلكها ببساطة.
يقول بروفيسور كارين أوبرغ، كيميائي فلكي في جامعة هارفارد بالولايات المتحدة الأمريكية: “النظام الكوكبي الخارجي النموذجي يحتوي على العديد من الكواكب المتوسطة الحجم أكبر من الأرض، ولكن أصغر من نبتون”. ثم هناك كواكب المشتري الساخنة – كواكب عملاقة هاجرت إلى الداخل لدرجة أنها تدور حول نجومها في أيام، أو حتى ساعات في بعض الأحيان.
اكتشف علماء الفلك الآن العديد من النظم الكوكبية الخارجية بحيث يمكنهم البدء في تصنيفها، مثل علماء الأحياء الذين يصنفون الحيوانات والنباتات في مجموعات أنواع مختلفة.
في العام الماضي، حددت مجموعة من علماء الفلك السويسريين أربعة أنواع من النظم الشمسية: منظمة، ومعاكسة، مختلطة، ومتشابهة.
جميع الكواكب في نظام شمسي مماثل لها كتلة متشابهة، وهذا ليس مفاجئًا، بينما في النظام المختلط، تختلف الكتل من كوكب لآخر.
تتميز الأنظمة الشمسية المُرتبة (مثل نظامنا) بزيادة الكتلة عمومًا كلما ابتعدنا عن مركزها. أما في الأنظمة المُعاكسة، فالعكس صحيح، حيث تنخفض الكتلة مع ابتعادنا عن المركز.
إذن، أي نوع من الأنظمة هو الأكثر شيوعًا؟ حتى الآن، لم يتم العثور على أي أمثلة على الأنظمة المُعاكسة، لكن وفقًا للدراسة السويسرية التي وضعت التصنيفات، يمكن تصنيف حوالي ٨٠٪ من الأنظمة على أنها متشابهة.
ولكن فقط ١.٥٪ يمكن تصنيفها كأنظمة شمسية مُرتبة، مثل نظامنا. اتضح أن نظامنا الشمسي قد يكون استثناءً، وليس قاعدة.
ولعل بذور تميزنا النسبي زرعت منذ زمن بعيد، قبل وجود مجموعة من الكواكب تدور حول الشمس. كل ذلك يتعلق بترتيب ظهور الكواكب من قرص الغاز والغبار. مرة أخرى، يبدو أن المشتري هو المفتاح.
نوع المشتري المناسب
يقول Öberg: “فكرة واحدة هي أن المشتري تشكل مبكراً بما يكفي لوقف تدفق المواد إلى الجزء الداخلي من النظام الشمسي”.
لكي يؤدي هذا الدور بشكل فعال، كان على المشتري أن يتشكل في المكان المثالي، بالقرب من منطقة يُشير إليها علماء الفلك باسم خط الجليد. إنه النقطة التي تنخفض فيها درجات الحرارة بما يكفي لتجميد الغازات مثل بخار الماء، الأمونيا، والميثان لتتحول إلى حبيبات جليدية.
مثل الحصى الموجودة على الشاطئ، عادةً ما تكون بضعة سنتيمترات (حوالي بوصة أو اثنتين) في القطر.
“`html
يقول أوبيرغ: “عندما يتغذى المشتري على تلك الحصى، فإنه يخلق فجوة. من الصعب للغاية على الحصى الأخرى عبور تلك الفجوة”. مع بقاء الحصى المتبقية في النظام الشمسي الخارجي، حرم النظام الشمسي الداخلي من المواد اللازمة لبناء الكواكب الكبيرة.
يُفسّر هذا محتملًا سبب امتلاكنا لنظام شمسي مرتب بشكل غير عادي، يبدو مقسمًا إلى قسمين، بكواكب صغيرة بالقرب من الشمس وكواكب عملاقة في الخارج. لا تملك العديد من النظم المشتري المناسب.
بشكل مثير للاهتمام، تُؤيد الملاحظات الجديدة من قبل تلسكوب جيمس ويب الفضائي JWST للأقراص الأولية الكوكبية التي تتشكل منها كواكب النظام، هذا الفكرة. في الأقراص التي تتشكل فيها كواكب كبيرة، لا يوجد بخار ماء تقريبًا بالقرب من النجم، حيث يمكن أن تتشكل كوكب شبيه بالأرض.
“`
صحيح أيضًا العكس. يقول أوبيرغ: “في الأقراص التي لا يوجد بها فجوات محفورة من قبل كواكب عملاقة، نلاحظ كمية هائلة من الماء في القرص الداخلي”.
إلى جانب تلسكوب جيمس ويب، فإن التلسكوب الآخر الذي يحسن فهمنا لأقراص ما قبل الكواكب هو مصفوفة أتاكاما الكبيرة للمليمتر (ألمّا). وهو عبارة عن مجموعة من 66 طبقًا لاسلكيًا منتشرة في صحراء تشيلي، وهو الأنسب لمراقبة الأجزاء الخارجية، الأكثر برودة، من أقراص ما قبل الكواكب.
“ألمّا جيدٌ حقًا في رصد الجزيئات العضوية الموجودة في الحصى”، يقول أوبيرغ.
بناءً على ما نعرفه عن الأقراص وكيفية تشكل الأنظمة الشمسية، يعتقد أوبيرغ أن أحد أفضل الأماكن لإيجاد كواكب شبيهة بالأرض قد يكون حول النجوم الأصغر مثل الأقزام الحمراء.
ولكن هل يمكن للمذنبات والكويكبات أن تكون قد نقلت الماء وعناصر بناء الحياة من أماكن أخرى في أقراصها؟ يقول أوبيرغ: “لا يزال هناك جدل في هذه المسألة”.
“أنا متفائل، لكنني أعتقد أن لدينا بضع سنوات إضافية من جمع البيانات قبل أن يُكافأ هذا التفاؤل تمامًا”. فمن ناحية، قد تختلف الكيمياء حول هذه النجوم منخفضة الكتلة عن الكيمياء التي نلاحظها في نظامنا الشمسي.
لذلك، علينا الانتظار الآن. لكن مواصلة عملنا لفهم كيفية تشكل النظام الشمسي سيؤدي إلى المزيد من الإجابات.
“إذا تمكنا من فك رموز ما حدث في نظامنا الشمسي، فقد تكون هذه الدروس قابلة للتطبيق على أنظمة شمسية أخرى”، يقول فيتزسيمونز. “من الواضح أن الطبيعة ماهرة جدًا في صنع جميع أنواع الكواكب”، يقول.
“`html
ببطء، فصلًا بعد فصل، يُجمع علماء الفلك تدريجيًا قصة نشأة النظام الشمسي، ومع كل فصل جديد نتعلم المزيد عن كيفية وصولنا إلى موقع يتيح لنا التساؤل عنه.
حول خبرائنا
آلان فيتزسيمونز أستاذ في كلية الرياضيات والفيزياء في جامعة كوينز بلفاست، وخبير في علوم الكويكبات والمذنبات.
وهو مؤلف لأكثر من 130 منشورًا مُراجعًا من قبل النظراء، ركز بحثه على مجموعة واسعة من الموضوعات، مثل دراسة أول كويكب يُتوقع اصطدامه بالأرض، وبحث أول جسم من نجم آخر يزور الأرض.
كارين أوبيرغ أستاذة في علم الفلك بجامعة هارفارد الأمريكية. تتخصص في الكيمياء الفلكية، ويهدف بحثها إلى معرفة كيفية تأثير العمليات الكيميائية على نتائج تشكل الكواكب.
اقرأ المزيد:
“`
المصدر: المصدر