كان تكوين نظامنا الشمسي أكثر فوضوية

كان النظام الشمسي المبكر مكانًا عنيفًا: لم يكن مجرد كويكبات ، ولكن كواكب بأكملها انحرفت في مسارات غريبة.

ناسا
عندما يتعلم معظمنا عن النظام الشمسي ، يبدو أنه مكان جيد التنظيم. تشكلت شمسنا أولاً ، منذ حوالي خمسة مليارات سنة ، وظهرت الكواكب بعد ذلك بقليل. كإتجاه عام للغاية ، نمت هذه الكواكب بشكل أكبر وأقل كثافة كلما ابتعدت عن الشمس.

لكن هذه القصة تستبعد الديناميكيات الفوضوية والتغييرات المحمومة التي حدثت عندما كان نظامنا الشمسي صغيرًا. قد تحب الطبيعة النظام في نهاية المطاف ، لكن هذا النظام يتطور من محض الصدفة. قد يكون نظامنا الشمسي مستقرًا الآن ، لكن في شبابه ، كان مكانًا بريًا.

خلق النظام من الفوضى
القصة الأساسية تبدو منظمة. يبدأ أي نظام نجمي كقرص غاز كبير يتشكل فيه نجم صغير في المركز. يمتص النجم الغالبية العظمى من المواد الموجودة في هذا القرص ، ولكن يتبقى بعضها. تتحد هذه البقايا في حبيبات الغبار ، والتي تتحول إلى حصى تتحول إلى صخور وفي النهاية كواكب. في هذه الأثناء ، يبدأ النجم الشاب في الظهور ويبدأ في التألق ، مما يخلق رياحًا شمسية تبدأ في تفجير الغاز المتبقي. تبقى المواد الثقيلة فقط بالقرب من النجم ، مما يؤدي إلى كواكب صغيرة كثيفة قريبة. تخبرنا الفيزياء أيضًا أن هذه الكواكب الأقرب لها مدارات أصغر ، مما يحد من كمية المواد التي يمكن أن تصادفها وتلتقط حجم جاذبيتها المتزايدة. أبعد من ذلك ، يمكن أن تتشكل عمالقة الغاز ، وتمتص كميات كبيرة من غاز الهيدروجين والهيليوم. وبعد ذلك ، تجد خط الثلج ، حيث يمكن أن توجد الجليد دون أن تذوب أو تتلاشى بفعل حرارة الشمس. يتم دمج هذه في عمالقة الجليد.

BetaPictDiskbMac2
تشكلت الكواكب من قرص أولي من الغاز والغبار.
ناسا
هذا يبدو مرتبًا وغريبًا جدًا ، “قصة كونية تمامًا” ، إذا صح التعبير. لكن النظام الشمسي أكثر فوضوية وأكثر تعقيدًا من ذلك. هناك حزام كويبر وسحابة أورت على سبيل المثال ، مساحات من المخلفات التي لم يتم تجميعها في أي كائن واحد. المريخ صغير بشكل مثير للريبة ، ولماذا يوجد حزام كويكبات في منتصف النظام الشمسي على أي حال؟

نحن نعلم أيضًا أن الأرض قد صُدمت بجسم وحشي في وقت مبكر من تاريخها ، على الرغم من أن مصدرها لا يزال لغزًا. على أي حال ، أعطانا هذا المسبار بحجم الكوكب قمرًا – والذي تبين أنه مفيد في جميع أنواع الطرق. لكن من المؤكد أنه لم يكن مقدرا لها أن تكون على هذا النحو.

الكواكب لا تبقى في مكان واحد
تذكر أن الطبيعة تبدأ معظم سلاسل الأحداث بشكل عشوائي. لذلك في بعض الأحيان تتشكل الكواكب في مدارات غير مستقرة على مدى آلاف السنين من عمر الكواكب. في بعض الأحيان ، يعني عدم الاستقرار أن الكواكب تصطدم ببعضها البعض. في كثير من الأحيان ، هذا يعني أنهم ينحرفون عن قرب كونيًا – لا يصطدمون ، لكنهم قريبون بدرجة كافية للجاذبية والزخم لدفعهم للانحراف في مدارات غريبة. نحن نستخدم هذا “تأثير المقلاع” طوال الوقت مع المركبات الفضائية لتحقيق فائدة كبيرة ، ولكن المواجهات العشوائية تؤدي إلى مقلاع عشوائي. في بعض الأحيان ، قد تقذف الكواكب نفسها خارج النظام الشمسي تمامًا – مثل الجسم بحجم المريخ الذي اصطدم بالأرض ليشكل قمرنا ، والآن لا يمكن العثور عليه في أي مكان. وجد العلماء عددًا قليلاً من هذه الكواكب المارقة ، غير المرتبطة بأي نجم يمكن التعرف عليه ، تنجرف في الكون.
حصان طروادة
لا يزال كوكب المشتري يتمتع بنفوذ كبير في النظام الشمسي ، مع وجود عائلات كاملة من الكويكبات تسمى الإغريق وأحصنة طروادة تحت تأثير الجاذبية.
علم الفلك: روين كيلي
وميلاد القمر ليس المثال الوحيد للكواكب المتجولة. في الماضي عندما كان النظام الشمسي صغيرًا ، لم تكن شمسنا قد أزلت كل الغازات الزائدة. وبدلاً من ذلك ، ظلت مبعثرة في جميع أنحاء الكواكب ، وأكثر كثافة في بعض المناطق من مناطق أخرى. يتفاعل كوكب المشتري ، وهو يبحر حول الشمس ، مع موجات الغاز هذه وبدأ يفقد الزخم الزاوي ويتحول إلى الداخل. ومع هجرته نحو الشمس ، اقترب أيضًا من جاره الداخلي ، المريخ ، وامتص المواد التي من خلال الحقوق. يجب أن ينتمي إلى الكوكب الأحمر. هذا يمكن أن يفسر لماذا انتهى الأمر بالمريخ بطريقة ما بمواد أقل من الأرض ، على الرغم من وجود مسار مداري أكبر كان من المفترض أن يغذيه بما يكفي لينمو بشكل أكبر. للعودة إلى ما نراه في العصر الحديث ، كان على المشتري حينئذٍ عكس مساره ، في خطوة يسميها الباحثون “المسار الكبير” (كما هو الحال في المراكب الشراعية لتغيير الاتجاه). ولكن لماذا يجب أن يغير كوكب ما اتجاهات فجأة؟

لا يزال كوكب المشتري وزحل يتمتعان بنفوذ كبير في النظام الشمسي اليوم ، وذلك بفضل كتلتهما الكبيرة. يعتقد الباحثون أنه من الممكن أنه منذ دهور ، عندما انطلق كوكب المشتري نحو الشمس ، جاء زحل ملاحقًا. أصبح الاثنان محبوسين في صدى أدى إلى تصعيدهما للخارج وإلقاء قوة سحب أقوى على الأشياء من حولهما. قد تكون مثل هذه الحركة الجاذبية قد دفعت نبتون بعيدًا ، مما أدى بدوره إلى تشتيت أجسام حزام كايبر الجليدي إلى الداخل. ثم قام المشتري برمي هذه الكائنات

في كل مكان ، وتشكل سحابة أورت التي لا تزال تحيط بنا.

قد يكون من المفيد النظر إلى هذه الأحداث من منظور أبعد. منذ أن اكتشف علماء الفلك الكواكب الأولى خارج نظامنا الشمسي قبل بضعة عقود ، كان من الواضح أن الأنظمة الشمسية الأخرى لا تشبه إلى حد كبير مجموعتنا. جزء من ذلك هو تحيز رصدي – في الواقع من الصعب جدًا رؤية كواكب صغيرة مثل الأرض تدور حول نجمها كما هو الحال بالنسبة لنا عن الشمس.

WASP12b
WASP-12b هو كوكب آخر شديد الحرارة لدرجة أنه يفقد غلافه الجوي لصالح نجمه.
وكالة الفضاء الأوروبية / هابل
لكن حتى الكواكب الكبيرة التي نراها تبدو مختلفة. اكتشف علماء الفلك العديد من كواكب المشترى الساخنة ، عمالقة الغاز يسافرون في مدارات صاخبة بالقرب من نجومهم. لقد اكتشفوا عشرات من الكواكب الأرضية الفائقة ، والأجسام الفرعية بحجم نبتون والتي يبدو أنها أكثر أنواع الكواكب شيوعًا – وهي غير موجودة في نظامنا المنزلي. ومع وجود المزيد من الأنظمة التي يجب النظر إليها ، فقد لاحظوا ما كان هناك دليل على وجوده في نظامنا طوال الوقت: أن الكواكب غالبًا ما تتجول.

كانت كواكب المشتري الحارة محيرة منذ أن وجدها علماء الفلك لأول مرة. ليس من المنطقي أن تتشكل كرة ضخمة من الغاز بجوار نجم حار ببراعة. سوف يجرد النجم هذا الغاز بشكل أسرع مما تستطيع جاذبية الكوكب الوليد أن تسحبه بالقرب منه. في الواقع ، يمكننا أن نرى هذا يحدث حول بعض الكواكب الخارجية الأكثر سخونة ، مثل HD209458b. يمكن لعلماء الفلك في الواقع أن يرصدوا غلافه الجوي يتدفق بعيدًا خلفه ، ويتم غليه.

ربما كان الأمر الأكثر دلالة هو WASP-17b ، كوكب المشتري الحار الآخر. هذا واحد يدور إلى الوراء (للخلف) إلى نجمه المضيف ، وهي علامة أكيدة على أن شيئًا ما متزعزعًا حدث في الماضي ، حيث لا يمكن للكواكب أن تبدأ في الدوران بطريقة خاطئة.

يعرف علماء الفلك أيضًا أن كلا الكواكب منعزلة ، مثل كواكب المشتري الحارة الأخرى. ربما كان هذا هو مصير نظامنا الشمسي ، لو لم يسحب زحل كوكب المشتري من دوامة الهبوط. بدون مهمة الإنقاذ هذه ، ربما يكون المشتري قد دفع بقية النظام الشمسي إلى الفضاء السحيق. لا نعرف ما إذا كانت الأنظمة ذات المشترى الحار بها عدد أكبر من الكواكب في ماضيها ، لكننا نعلم أنه من غير المحتمل أن تنجو تلك الكواكب الافتراضية من كوكب مشابه لكوكب المشتري باتجاه الشمس.

نظرًا لعدم وجود لقطات كاميرا لرحلات المرح التي مرت منذ فترة طويلة من نظامنا الشمسي ، فمن الصعب على الباحثين “إثبات” أي من هذه السيناريوهات. ولكن كلما نظرنا إلى الكون من حولنا ، زاد عدد الأدلة التي نراها على الأنظمة المعطلة والكواكب المتجولة ، وكلما عرفنا المزيد عن مدى تميز تاريخ نظامنا الشمسي.