چرا قمرهاى غول‌هاى گازى اين‌قدر کوچکتر از سيارات ميزبانند؟
هريک از سيارات گازى خارجى منظومه‌شمسى منظومه‌هايى از چند قمر دارند که ساختارهايشان کاملا متفاوت است. قمرهاى مشترى فعاليت‌هاى آتشفشانى شديدى نشان مى‌دهند (آيو) يا اقيانوس‌هايى زيرسطحى از آب دارند (اروپا) ؛ تايتان، قمر زحل تنها قمرى است که جوى متراکم و مملو از مواد آلى دارد؛ ميراندا چهارمين قمر اورانوس به‌آن شکل عجيب شکسته و دوباره شکل گرفته‌است؛ و تريتون در نپتون، سردترين جاى منظومه شمسى است. اما جالب‌است که اين منظومه‌هاى کاملا متفاوت شباهتى تکان‌دهنده دارند: نسبت مجموع جرم منظومه قمرها به جرم سياره مادر تقريبا عددى ثابت است.پژوهشگران موسسه تحقيقاتى سوث‌وست در مقاله خود که در جديدترين شماره نشريه نيچر به‌چاپ رسيده‌است، توضيح داده‌اند که چرا چنين شباهتى در سيارات گازى وجود دارد و هم‌چنين، چرا ابعاد اين قمرها نسبت به سياره مادر بسيار کوچکتر از ابعاد قمر سيارات سنگى در مقايسه با سيارات ميزبانشان است.قمرهاى گاليله‌اى مشترى تقريبا هم‌اندازه‌اند، اما زحل تنها يک قمر بزرگ دارد و بقيه جرم منظومه را تعداد زيادى قمر کوچک تشکيل مى‌دهند. قمرهاى اورانوس هم وضعيتى شبيه به مشترى دارند. در هر سه سياره، نسبت جرم قمرها به جرم سياره مادر تقريبا يک به ده‌هزار است. اما در سيارات سنگى اين نسبت بسيار بالاتر است. جرم ماه، يک‌درصد جرم زمين است و جرم کارن، ده‌درصد جرم پلوتو.روبين کان‌آپ و ويليام وارد، سياره‌شناسان دانشکده مطالعات فضايى موسسه تحقيقاتى سوث‌وست حدس مى‌زنند وجود گازهايى مانند هيدروژن در فرآيند تشکيل اين قمرها، رشد آنها را محدود و حد جرم آنها را تعيين کرده‌است.وقتى سيارات گازى شکل گرفتند، گاز هيدروژن و مواد جامدى مانند يخ و سنگ را به‌هم انباشتند. مدل‌هاى فعلى شکل‌گيرى اين سيارات پيش‌بينى مى‌کنند در آخرين مرحله تشکيل سياره، جريانى از گازها و مواد جامد از مدار خورشيدى به مدار سياره‌اى سرازير مى‌شود و قرصى از مواد جامد و گازى را در صفحه استوايى سياره پديد مى‌آورد. قمرها معمولا در اين صفحه تشکيل مى‌شوند.آنها در مدل‌سازى خود فرض کردند گرانش قمر، امواجى مارپيچى را در قرص گازى اطراف پديد مى‌آورد و اندرکنش‌هاى گرانشى اين امواج با قمر، مدارش را کوچک مى‌کند. با بزرگ‌تر شدن قمر، اين امواج هم قوى‌تر مى‌شوند و مدار مارپيچى قمر سريع‌تر به سياره نزديک مى‌شود. تعادل بين اين‌دو فرآيند، سرازيرشدن مواد خام به قرص اطراف سياره و نابودى قمرها در برخورد با سيارات، موجب مى‌شود ابعاد اين قمرها محدود شود.شبيه‌سازى‌هاى عددى و تحليل‌هاى رياضى اين مدل نشان داد درطول فرآيندهاى دوگانه تشکيل و نابودى قمرها، نسبت جرم قمرها به جرم سياره در هر دوره زمانى تفاوت خاصى با مقدار 1 به ده‌هزار ندارد.اين مدل‌سازى هم‌چنين براى نخستين‌بار توانست منظومه قمرهاى سيارات مشترى، زحل و اورانوس را برحسب تعداد قمرها، جرم بزرگ‌ترين قمر و فاصله بين مدار قمرها به‌درستى محاسبه کند. کان‌آپ در اين‌مورد مى‌گويد: نتايج ما نشان مى‌دهند که قمرهاى سيارات مشترى و زحل در آخرين مراحل تشکيل اين سيارات و از همان قرص موادى شکل گرفتند که سياره را به‌وجود آورد. اما درمورد سياره اورانوس هنوز مطمئن نيستيم پاسخمان درست باشد، زيرا همه‌چيز به‌اين بستگى دارد که اورانوس چگونه به زاويه تمايل مدارى 98 درجه دست پيدا کرده، پرسشى که هنوز به پاسخ نرسيده‌است.کان‌آپ و وارد در اين شبيه‌سازى، وضعيت سيارات فراخورشيدى را هم بررسى کرده‌اند. مدل آنها پيش‌بينى مى‌کند بزرگ‌ترين قمرهاى سيارات مشترى‌مانند، بزرگ‌تر از ماه و کوچکتر از مريخ خواهند بود. بدين‌ترتيب بعيد است قمرى دراندازه‌هاى زمين دراطراف اين سيارات وجود داشته‌باشد
نظر شما :