منظومه شمسی چگونه شکل گرفت؟

بیگ بنگ: در این مقاله قصد داریم نگاهی بیندازیم به سیاراتی که به دور خورشید می گردند. سیارات از ابرهای گازی و گرد و غباری که به دور خورشید در گردش بودند تشکیل شدند. میلیارد ها سال قبل شرایط برای تولد زمین و دیگر سیارات منظومه شمسی مهیا شد.

تصویری از یک منظومه ستاره ای نوپا

به گزارش بیگ بنگ، منظومه شمسیِ ما از یک ستاره متوسط (خورشید) و هشت سیاره تشکیل شده است. سیارات بر دو نوع متفاوتِ سیارات درونی و بیرونی تقسیم شده اند، چهار سیاره درونی که به خورشید نزدیک تر هستند با نام های، عطارد، ناهید، زمین و مریخ شناخته می شوند. این سیارات نسبتا کوچکتر و عمدتا متشکل از سنگ و فلط هستند. چهار سیاره بیرونی نیز با نام های مشتری، زحل، اورانوس و نپتون خوانده می شوند که اکثرا ماده اصلی تشکیل دهنده آنها گاز می باشد.

سیاره چیست؟ این اجرام از کجا آمده اند؟ چرا برخی سنگی و برخی گازی هستند؟ سیاره ما چگونه سیاره ای است؟ این مقاله سعی دارد به این پرسش ها پاسخ دهد.

هر کدام از سیارات منظومه شمسیِ ما منحصر به فردند. آنها در اندازه ها و مواد تشکیل دهنده ی متفاوتی تشکیل شده اند.

تولد خورشید

در این بخش نگاهی گذرا می اندازیم به چگونگی به وجود آمدن خورشید. پنج میلیارد سال پیش، در یکی از بازوهای مارپیچ کهکشان راه شیری ابری غول پیکر وجود داشت این گونه ابرها را ستاره شناسان سحابی می نامند. این ابر از گرد و غبار و گاز (که عمدتا گازهای هیدروژن و هلیم بودند) و همچنین درصد کمی از عناصر سنگین تر، ساخته شده بود. اتم های سنگین تر در واقع مواد باقی مانده از ستارگانی بودند که پیش از این عمرشان به پایان رسیده و مرده بودند.

تولد سیارات

موادی از سحابی که توسط خورشید جذب نشده بودند به شکل یک دیسک مسطح از گرد و غبار و گاز درآمده و تحت تاثیر گرانش خورشید به دور آن می چرخیدند. این صفحه دایره ای شکل در علم ستاره شناسی دیسک برافزایشی نامیده می شود، مواد در این دیسک انباشته شده و متراکم می گردند. هر سیاره از یک دانه میکروسکوپی گرد و غبار در دیسک برافزایشی آغاز شد. اتم ها و مولکول ها شروع کردند به چسبیدن به یکدیگر. برخی از ذره ها کم کم به بزرگی یک توپ شده و با برخوردهای آرام و ملایم این ذرات، اجرامی به قطر چند کیلومتر سر بر آوردند. کم کم گرانش آنها به حدی رسیده بود که می توانستند مواد بیشتری از دیسک برافزایشی را به سمت خود جذب کنند.

وقتی برخورد اجرام در سرعت های بالا رخ می داد، اجرام خورد می شدند و به ذرات کوچکتری تبدیل می گردیدند، اما زمانی که سرعت برخوردها به اندازه کافی آرام و ملایم بود، اجرام به جای تکه تکه شدن به یکدیگر پیوسته و بزرگ تر می شدند. در حدود ۱۰ تا ۱۰۰ میلیون سال این سیارات اولیه به دور خورشید چرخیدند، برخی از آنها مدارهایی تخم مرغی شکل داشتند که موجبات برخوردهای زیادی را فراهم می کرد.

تصویری از یک دیسک برافزایشی به دور ستاره ای مشابه خورشید که می تواند چگونگی تشکیل سیارات از گاز و گرد و غبار اطراف آن را نشان دهد.

برخوردها ادامه پیدا کردند و در دوره ی قابل توجهی از تاریخ، چهره منظومه شمسی متحول گشت و از دل این پدیده ها هشت سیاره بیرون آمد که مدار خود را جاروب کرده بودند و به سیاراتی بزرگ تبدیل شده بودند. سیاره به جسمی اطلاق می شود که جرمش به حدی رسیده باشد که برای کروی شدن آن کافی باشد و اشیاء کوچکتر را به سمت خودش جذب کند. در سال ۲۰۰۷، محققان در دانشگاه کالیفرنیا دیویس، مشخص کردند که منظومه شمسی ما در حدود ۴٫۵۶۸ میلیارد سال پیش تکمیل شد. آنها این کار را با تعیین عمر مواد سنگی کمربند سیارکی انجام دادند.

خورشید در یک چرخۀ انرژی و ذرات بسیار زیادی را در فضا پخش می کند که به آن بادهای خورشیدی می گویند. این بادها آنقدر قوی هستند که موجب بیرون رانده شدن بیشتر گازها از نزدیکی خورشید شدند و به این ترتیب چهار سیاره نزدیک به خورشید تنها از سنگ و فلزات تشکیل شده اند. چهار سیاره بیرونی که فاصله شان از خورشید آنقدر زیاد است که بادهای خورشیدی نمیتوانست گازهای این مناطق را براند بیشتر از گاز تشکیل شده اند، آنها تنها هسته ی کوچکی از سنگ دارند و باقی لایه های اطراف هسته از گاز تشکیل شده است.

گازهای تشکیل دهنده ی این سیارات بیشتر از هیدروژن و هلیوم است، دلیلش هم این است که در زمان تشکیل این سیارات گرانش خورشید عناصر سنگین تر دیسک برافزایشی را به سمت خودش کشیده است و ذرات با جرم بیشتر توسط سیارات نزدیکتر جذب شدند. بین سیارات درونی و بیرونی یک منطقه پر از میلیون ها سیارک  وجود دارد ( اجرام سنگی، یخی و کوچک فلزی که پس مانده ای از دوران شکل گیری سیارات در منظومه شمسی می باشنُد) هیچ سیاره ای در این منطقه وجود ندارد.

ستاره شناسان معتقدند که تحت تاثیر گرانش عظیم مشتری در این منطقه هیچ سیاره ای نتوانسته است شکل بگیرد. مشتری قطری معادل ۱۱ برابر زمین دارد و جرمی به اندازه بیش از دو برابر تمام سیارات دیگر منظومه شمسی دارد. این جرم تقریبا برای تبدیل شدن به یک ستاره کافی به نظر می رسد. از چهار سیاره سنگی، عطارد کوچکترین آنها است، اندازه کلی آن دو پنجم زمین است، ناهید و زمین اندازه تقریبا مساوی دارند، در حالی که مریخ نصف اندازه آنهاست. دانشمندان تصور می کنند که عطارد به مرور بر اثر تابش شدید خورشید با تبخیر سطی روبه رو شده و در نهایت تنها هسته آهنی بزرگی از آن باقی خواهد ماند.

شرایط روی زمین

در آغاز تشکیل سیارات سنگی، آنها صخره های عظیم خمیری (به شکل مذاب) بودند، و بیش از صدها میلیون سال طول کشید تا آنها به آرامی سرد شدند. عطارد و مریخ به دلیل کوچک بودنشان، از پوسته تا هسته شان کاملا سفت و جامد شده است. تنها در زمین و احتمالا در زهره شرایط برای مذاب باقی ماندن بخشی از آنها وجود داشت. پوسته زمین جامد است، گوشته برای مدت کوتاهی سفت و سخت شده بود اما در طول زمان قسمت زیرین آن به آرامی خمیری گردید و که ناشی از جریانی از مواد است که از در تماس با محتویات درونی زمین به به این شکل در آمده است، به این جریان مواد مذاب ماگما می گویند.

برخی از دانشمندان و مورخان بزرگ، برای توضیح شرایط زمین از اصطلاح «شرایط گلدیلاکس»-سکونت پذیر- استفاده می کنند که برگرفته از داستان «گلدیلاکس و سه خرس» است. در این داستان یک دختر جوان به نام گلدیلاکس در حالی که سرگردان شده است به خانه سه خرس می رود، در آنجا سعی می کند که از غذا، تخت خواب، و صندلی آنها استفاده کند، اما بعضی از آنها یا بسیار گرمند یا بسیار سرد، یا بسیار سخت هستند یا بسیار نرم، یا بسیار بزرگ هستند یا بسیار کوچک، این در حالی است که از هر کدام فقط یکی از آنها درست و مناسب است. درباره سیاره ی زمین نیز باید بگوییم که نه خیلی به گرم است نه خیلی سرد، نه خیلی بزرگ است نه خیلی کوچک، نه از خورشید خیلی دور است و نه خیلی نزدیک، و تنها جایی است که برای حیات مناسب است.

ماه

نزدیک ترین جرم سنگی به ما در فضا، “ماه” است. اما ماه از کجا آمده است؟ سوال خوبی است! ماه به دور زمین می گردد، نه به دور خورشید، بنابراین سیاره نیست. اندازه ماه یک چهارم زمین است و بر روی منشاء اش اتفاق نظر وجود ندارد. البته از وقتی که فضانوردان در سال ۱۹۶۹ پا بر روی ماه گذاشتند و نمونه هایی از سنگ و خاک روی آن را با خود آوردند، اطلاعات ما نسبت به آن بیشتر شده است.

مورد توافق ترین نظریه درباره منشاء ماه می گوید که احتمالا حدود ۴٫۴۵ میلیارد سال پیش، زمانی که زمین هنوز بسیار گرم بود و زیر پوسته خود مواد داغ و سوزان قرمز رنگ داشت، سیاره ای با اندازۀ حدود یک دهم زمین با آن برخورد کرده و مقدار زیادی از مواد درون آن را به فضا پرتاب کرد، این مواد به صورت یک قمر برای زمین در آمده و در مداری به دور آن به گردش افتاد. در ابتدا فاصله ماه از زمین کمتر بود، اما به تدریج این فاصله بیشتر شد، هنوز هم ماه با نرخ چهار سانتی متر در سال از زمین دور می شود. ماه به طور قابل توجهی بر شرایط روی زمین تاثیر می گذارد. ماه باعث انحراف بیشتر در محور زمین به دور خودش می گردد این انحراف خود باعث پدیده ای می شود که به حرکت تقدیمی مشهور است، در واقع علت وجود فصل ها حرکت تقدیمی زمین است.

پلوتو و پس از آن

تا قبل از سال ۲۰۰۶، دانش آموزان در کتاب های درسی خود در منظومه شمسی به جای ۸ سیاره می گفتند که ۹ سیاره وجود دارد. سیاره نهمی، سیاره پلوتو بود که دورترین سیارۀ خورشید بود. با این حال در سال ۲۰۰۶ اتحادیه بین المللی نجوم اعلام کرد، پلوتو یک سیاره به حساب نمی آید. بلکه این جرم که کوچکتر از ماه است، و در کمربند سیارکی ورای نپتون (کمربند کویپر) قرار دارد (البته در بخشی از مدار خود فاصله اش از خورشید به اندازه نپتون می گردد) و گرانش کافی برای قرار گرفتن اشیاء در کنارش را ندارد. بنابراین آن را در رده «سیاره کوتوله» قرار دادند.

ابرهای گرد و غبار و گاز که ستاره تازه متولد شده در سحابی جبار را احاطه کرده اند.

ستاره شناسان امروزه با اعتماد به نفس بیشتری از نظریه برافزایش برای تشکیل منظومه شمسی صحبت می کنند، زیرا با نگاهی اجمالی به سحابی جبار، روند مشابهی در آنجا مشاهده می کنند. این سحابی که در مرحله سیاره سازی است، در نزدیکی مجموعه ابرهای غول پیکر در صورت فلکی شکارچی، در ۱۵۰۰ سال نوری از ما قرار گرفته است. از سال ۱۹۹۳، ستاره شناسان چند ستاره که هنوز در مرحله شکل گیری هستند را کشف کردند، بسیاری از آنها توسط حلقه های گرد و غبار به صورت دیسک های برافزایشی احاطه شده اند، درست همانطوری که آنها باور دارند منظومه شمسی تشکیل شده است. ابرهای گاز و غبار اطراف ستاره های جدید در سحابی جبار ممکن است در آینده به منظومه های ستاره ای شبیه به منظومه شمسی تبدیل گردند.

در سال ۱۹۹۵، ستاره شناسان سوئیسی برای اولین بار موفق شدند سیاره ای خارج از منظومه شمسی را کشف کنند که به دور ستاره ای معمولی می چرخید. از آن زمان به بعد این سیارات به سیاره های فراخورشیدی نامیده شدند، تا ژوئن سال ۲۰۱۲ بیش از ۷۰۰ سیاره ی فراخورشیدی کشف شده بود.( تا سال ۲۰۱۷ بیشتر از ۴۰۰۰ سیارۀ فراخورشیدی را در کهکشان راه شیری کشف شده است) بسیاری از آنها به بزرگی مشتری بودند و این باعث می شد که پیدا کردن آنها در فاصله های چند صد سال نوری امکان پذیر باشد. برخی از آنها هم نه با تصویربرداری مستقیم، که با اندازه گیری اثر گرانشی که برا ستاره مادر خود یا با مشاهده تغییرات نور آن ستاره وقتی آنها در حال عبور از جلوی آن بودند کشف شدند.

در سال ۲۰۰۹، سازمان بین المللی هوا و فضا (ناسا) تلسکوپی به مدار اطراف خورشید فرستاد، تا سیارات فراخورشیدی قابل سکونت در منطقه ای در نزدیکی صورت فلکی ماکیان و شلیاق را بیابد. این تلسکوپ (که در واقع نوعی نور سنج است) تحت عنوان ماموریت کپلر شناخته می شود و ۱۰۰ هزار ستاره در فاصله چند صد تا چند هزار سال نوری را تحت نظر قرار می دهد. (یک سال نوری برابر با ۶ تریلیون مایل می باشد) این ماموریت قرار بود ۳ و نیم تا ۶ سال زمان ببرد که البته این تا این زمان هنوز هم این ماموریت به پایان نرسیده است.

به طور خلاصه سیارات اجرامی به دور یک ستاره می باشند، سیارات از برخورد و چسبیدن ذرات موجود در دیسکی که حاوی گاز و غبار بود تشکیل یافتند. سیارات نزدیک به خورشید صخره ای و سخت هستند، چون بادهای خورشیدی گازها را از نزدیکی خورشید دور می کرد و به این ترتیب این سیارات از مواد سنگین تر تشکیل شدند. در منظومه شمسی، زمین یکی از چهار سیاره ی سنگی، اما منحصر به فرد با لایه های سخت و نرم (مذاب) است.

ترجمه: امین میرزایی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: khanacademy.org

image_pdfimage_print
(19 نفر , میانگین : 4٫68 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=63699
امین میرزایی

امین میرزایی

دانشجوی کارشناسی روانشناسی-علاقه‌مند به نجوم، کیهان شناسی، روانشناسی، جامعه شناسی میباشد و در زمینه انتشار مقاله با وب سایت بیگ بنگ همکاری می کند.

شما ممکن است این را هم بپسندید

۵ پاسخ‌ها

  1. پوریا جمالی گفت:

    ممنون از سایت خوبتون. مطالب و مقاله هایی که با ما در میان میگذارید بسیار عالی و هیجان انگیز میباشند.

  2. Rrz گفت:

    در مورد اب توضیح نداده هیچی

  3. M hk گفت:

    بسیار آموزنده بود
    ممنون

  4. Mehdi Yousefi گفت:

    با سلام من به تازگی به مسائل جهان هستی علاقه مند شدم و خیلی دوست دارم اطلاعاتم را افزایش دهم . ممنون از مقاله فوق

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *