“قمرهای مریخ” خاستگاه یکسانی دارند!

0
911

بیگ بنگ: محققان انیستیتوی ژئوفیزیک در مؤسسه‌ فناوری فدرال زوریخ و انیستیتوی فیزیک دانشگاه زوریخ می‌گویند “فوبوس” و “دیموس” باقی‌ماندۀ قمر بزرگ‌تری هستند که بین ۱ تا ۲.۷ میلیارد سال پیش متلاشی شده است. این پژوهشگران با همکاری رصدخانه‌ نیروی دریایی آمریکا با استفاده از شبیه‌سازی‌های کامپیوتری و داده‌های لرزه‌نگاری مأموریت کاوشگر اینسایت به چنین نتیجه‌ای دست یافتند.

image.imageformat.fullwidth.
تصویر هنری از لحظه‌ی برخورد قمر اولیۀ مریخ با سیارکی که احتمالاً منجر به تشکیل فوبوس و دیموس شده است.

به گزارش بیگ بنگ، دو قمر مریخ، “فوبوس” و “دیموس”، از زمانی که در سال ۱۸۷۷ کشف شدند همواره پژوهشگران را متحیر کرده‌اند. اندازۀ این دو قمر کوچک است: فوبوس با قطر ۲۲ کیلومتر ۱۶۰ برابر کوچکتر از ماه است و دیموس فقط با قطر ۱۲ کیلومتر حتی از فوبوس هم کوچکتر است. محقق ایرانی “امیرحسین باقری”، دانشجوی دکترا در انیستیتوی ژئوفیزیک موسسه‌ فناوری فدرال زوریخ عنوان کرد: «ماه اساساً کروی‌ است، در حالی که اقمار مریخ مثل سیب‌زمینی دارای اشکال نامنظم‌ هستند. فوبوس و دیموس بیشتر شبیه سیارک‌اند تا اقمار طبیعی.

cOClWHj x
“امیرحسین باقری”، دانشجوی دکترا در انیستیتوی ژئوفیزیک موسسه‌ فناوری فدرال زوریخ

این موضوع باعث شد تا مردم گمان کنند که این دو قمر در حقیقت سیارک‌هایی هستند که در دام میدان گرانشی مریخ گرفتار شده‌اند. “باقری” می‌گوید: «اما همین‌جاست که مشکل آغاز می‌شود.» اجرامی که در میدان گرانشی یک سیاره اسیر شده‌اند معمولاً در مداری کشیده حول آن سیاره گردش می‌کنند و انحراف مداری این اجرام کاملاً تصادفی است. اما در تقابل با این فرضیه، مدار اقمار مریخ تقریباً دایره‌ای‌ است و این اقمار در صفحه‌ی استوایی مریخ حرکت می‌کنند. پس چگونه می‌توان مدار کنونی فوبوس و دیموس را توجیه کرد؟ برای حل این مشکلِ دینامیکی، پژوهشگران از شبیه‌سازی‌های کامپیوتری کمک گرفتند.

محاسبه‌ی گذشته

“امیر خان”، دانشمند ارشد در انیستیتوی فیزیک دانشگاه زوریخ و انیستیتوی ژئوفیزیک در مؤسسه‌ی فن‌آوری فدرال زوریخ می‌گوید: «راه حل این بود که مدارها و تغییرات آن‌ها را تا گذشته‌‌های دور دنبال کنیم». همانطور که بعداً معلوم شد، مدار فوبوس و دیموس در گذشته با هم تلاقی می‌کردند. “خان” عنوان کرد: «این موضوع به این معنی‌ است که این دو قمر به احتمال قوی قبلاً در یک مکان بوده‌اند و بنابراین خاستگاه یکسانی داشته‌اند.» پژوهشگران به این نتیجه رسیدند که یک جرم آسمانی بزرگ‌تر در گذشته حول مریخ می‌گشت. این قمر اصلی احتمالاً با جسم دیگری برخورد کرده و در نتیجه متلاشی شده است.

“باقری” که نویسندۀ اصلی این مقاله است گفت: «فوبوس و دیموس باقی‌ماندۀ این قمر گمشده‌اند.» با وجود آنکه چنین استنباطی آسان به نظر می‌رسید، اما مستلزم کارهای مقدماتی پیچیده‌ای بود. نخست، پژوهشگران مجبور بودند نظریه‌ی موجود را که برهم‌کنش بین مریخ و اقمارش را توصیف می‌کند، بهبود بخشند. “خان” عنوان کرد: «همه‌ی اجرام آسمانی بر یکدیگر نیروهای کشندی وارد می‌کنند.» این نیروها منجر به خلق نوعی تبدیل انرژی می‌شوند که به آن «اتلاف» می‌گویند و مقیاس آن بستگی به اندازه‌، ترکیب درونی و به ویژه فاصله‌ی بین این اجرام دارد.

شناخت بخش‌های داخلی مریخ و اقمارش

ناسا بتازگی در مأموریت اینسایت با مشارکت مؤسسه‌ی فن‌آوری فدرال زوریخ، درون سیارۀ مریخ را کاوش کرده است: این مشارکت شامل ساخت بخش‌های الکترونیکی لرزه‌نگار کاوشگر است که مریخ‌لرزه‌ها و برخورد شهاب‌سنگ‌های احتمالی را ثبت می‌کند. “خان” می‌گوید: «ثبت این داده‌ها به ما این توانایی را می‌بخشد تا نگاهی به درون سیارۀ سرخ بیاندازیم و بنابراین می‌توانیم از این داده‌ها برای محدود کردن مدل مریخ در محاسبات‌مان و محاسبه‌ی اتلاف انرژی‌ای که درون سیارۀ سرخ رخ می‌دهد، استفاده کنیم.»

تصاویر و داده‌های ثبت‌شد‌ۀ مربوط به سایر کاوشگرهای مریخ نشان می‌دهند که فوبوس و دیموس از مواد بسیار پرمنفذ تشکیل شده‌اند. چگالی آن‌ها کمتر از ۲ گرم بر سانتی‌متر مکعب است، در حالی که چگالی میانگین زمین ۵/۵ گرم بر سانتی‌متر مکعب است. “خان” گمان می‌کند: «حفره‌های زیادی درون فوبوس وجود دارند که احتمالاً مملو از یخ‌آب‌ هستند و درون همین حفره‌هاست که نیروهای کشندی (جذرومدی) منجر به اتلاف انرژی فراوانی می‌شوند.»

eebbfefabfffadپژوهشگران با استفاده از این یافته‌ها و پالایش نظریه‌ی خود دربارۀ اثرات کشندی، صدها شبیه‌سازی رایانه‌ای را اجرا کردند تا مدارهای اقمار مریخ را در گذشته‌ی دور آن دنبال کنند و در نهایت به فصل مشترک این مدارها رسیدند – لحظه‌ای که فوبوس و دیموس متولد شدند. بسته به شبیه‌سازی، این لحظه‌ی زمانی، بین ۱ تا ۲.۷ میلیارد سال پیش رخ داده است. “باقری” می‌گوید: «زمان دقیق این رویداد بستگی به خواص فیزیکی فوبوس و دیموس دارد که در این مورد میزان تخلخل آن‌ها ملاک است.» کاوشگر ژاپنی که قرار است در سال ۲۰۲۴ به فضا پرتاب شود فوبوس را بررسی کرده و نمونه‌ها را به زمین منتقل خواهد کرد. پژوهشگران انتظار دارند با بررسی این نمونه‌ها جزئیات لازم از درون اقمار مریخ فراهم شود تا بتوانند محاسبات دقیق‌تری را دربارۀ خاستگاه این اقمار انجام دهند.

پایان فوبوس

موضوع دیگری که محاسبات محققان نشان می‌دهد این است که منشاء مشترک “فوبوس” و “دیموس” در مقایسه با موقعیت کنونی فوبوس، از مریخ دورتر بود. در حالی که دیموسِ کوچکتر هنوز در نزدیکی مکان تولد خود باقی مانده است، نیروهای کشندی سبب شده‌اند تا فوبوسِ بزرگ‌تر به مریخ نزدیک شود – دانشمندان معتقدند، این فرآیند همچنان ادامه دارد.

همچنین شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای موقعیت آیندۀ مدارهای اقمار مریخ را آشکار می‌کنند. به نظر می‌رسد دیموس نیز مثل ماه که به آرامی از زمین فاصله می‌گیرد، آهسته از مریخ دور خواهد شد. اما فوبوس در کمتر از ۴۰ میلیون سال با مریخ برخورد خواهد کرد یا با نزدیک شدن به مریخ نیروهای گرانشی آن را متلاشی خواهند کرد. جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریۀ Nature Astronomy منتشر شده است.

ترجمه: محمد نوده فراهانی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: ethz.ch



ارسال یک پاسخ

لطفا دیدگاه خود را وارد کنید!
لطفا نام خود را در اینجا وارد کنید

این سایت از اکیسمت برای کاهش هرزنامه استفاده می کند. بیاموزید که چگونه اطلاعات دیدگاه های شما پردازش می‌شوند.