الأقمار تأتي في أشكال عديدة.
ملكنا النظام الشمسي لدينا أقمار صخرية (على سبيل المثال أرضس القمر)، أقمار البحر (على سبيل المثال أوروبا و إنسيلادوس) وأقمار الجليد المجمدة (على سبيل المثال درايدن) ولكن لا توجد أقمار غازية. هل نحن غير محظوظين لعدم وجود أقمار غازية، أم أن هناك أسبابًا فيزيائية لعدم وجودها؟
وبالفعل هناك أقمار غازية! على الرغم من أنهم ليسوا في نظامنا الشمسي. 5500 بالرغم من ذلك كائنات فضائية تم العثور على اثنين فقط حتى الآن الأقمار الخارجية تم العثور عليه، ولم يتم تأكيده بنسبة 100% بعد. الشيء الغريب في هذين “القمرين الخارجيين” هو أنهما عمالقة غازية، ولا يزالان في مدارات ضخمة عمالقة الغاز! ولكنهم، كما سنرى، هم الاستثناء الذي يثبت القاعدة.
متعلق ب: 10 أقمار مختلفة في النظام الشمسي
لفهم سبب عدم احتواء نظامنا الشمسي على أقمار غازية، من الأفضل أن نفهم أولاً كيفية تشكل الكواكب الغازية العملاقة.
هناك سيناريوهان لتكوين الكوكب الغازي العملاق. يُشار إلى أحدهما بالصياغة “من أسفل إلى أعلى” والآخر بالصيغة “من أعلى إلى أسفل”.
خلق عوالم غازية من الأسفل إلى الأعلى
من الأسفل إلى الأعلى، أو “تراكم كبير“التكوين هو الطريقة التي تشكلت بها الكواكب الغازية العملاقة في نظامنا الشمسي. إذا تمكنا من العودة 4.5 مليار سنة إلى الوراء، فسنرى شمسًا شابة محاطة بالغاز والغبار. إنه القرص الكوكبي الأولي الذي تتشكل منه جميع الكواكب. أولاً، انتشرت في أجسام صخرية نمت أثناء جمع الغبار والحصى والكويكبات. نما البعض بشكل كبير فقط يوم الثلاثاء أو كوكب الزهرةلكن بعضها الآخر استمر في النمو، مكونًا أجسامًا صخرية عملاقة تبلغ كتلتها 10 أضعاف كتلة الأرض.
بمجرد حصولهم على هذه الكتلة الهائلة، كانت الجاذبية قوية بما يكفي لبدء تجريد كميات كبيرة من الغاز من قرص الكواكب الأولية. تعتمد كمية الغاز التي نهبوها وحجم نموها على جاذبيتها وكمية الغاز المتوفرة.
لكن في نهاية المطاف، كان نظامنا الشمسي يحتوي على أربعة كواكب غازية عملاقة – يوم الخميس و قعدو”عمالقة الثلج” الرائعون أورانوس و نبتون. ناسا جونو ساعدت المهمة إلى كوكب المشتري في العثور على أدلة تدعم نموذج التراكم الأساسي من خلال الكشف عن سحب الجاذبية للنواة الصخرية والمنتشرة التي تبلغ كتلتها عشرة أضعاف كتلة الأرض في قلب المشتري.
خلق عوالم غازية من الأعلى إلى الأسفل
في النموذج التنازلي، تتشكل عوالم الغاز، مثل النجوم، مباشرة من عنقود غازي في سديم. ومع ذلك، هناك حد أدنى من الكتلة التي يمكن أن تولدها هذه العملية.
عندما تنكمش كتلة كبيرة من الغاز تحت تأثير جاذبيتها، فإنها تسخن لأن الغاز يكون دائمًا أصغر حجمًا، وبالتالي يكون مكتظًا بكثافة. لكن الغاز يحب التمدد عندما يكون ساخنًا، لذا لكي يستمر في الانكماش، يجب على كتلة الغاز أن تطرد حرارتها الزائدة. ونتيجة لذلك، فإننا كثيرا ما نرى سحب الغاز المنهارة تتوهج في ضوء الطاقة الحرارية تحت الحمراء.
ومع ذلك، هناك عامل مقيد يسمى “حد العتامة للتجزئة”.
“سواء كان الغاز يبرد ويطلق حرارة كافية لمواصلة الانهيار، فهذا يعتمد على عتامة الغبار ودرجة حرارته وكثافته، وهذه العملية أقل كفاءة بكثير مع الأجسام الأصغر التي تبلغ كتلتها حوالي 3 أضعاف كتلة المشتري. ولا يمكنه إطلاق حرارة كافية لمواصلة الانهيار، ” وقال سام بيرسون من وكالة الفضاء الأوروبية في مقابلة.
كلما كان الحجم أصغر، أصبح الغبار أكثر تركيزًا ومعتمًا، وأصبحت عملية إزالة الحرارة الزائدة الناتجة عن انكماش الجاذبية غير فعالة على نحو متزايد. لذلك لا يمكن إنتاج أي شيء أصغر من 3 كتل للمشتري في العملية من أعلى إلى أسفل.
لماذا لا توجد أقمار غازية في النظام الشمسي؟
مثل الكواكب الأم، تشكلت معظم الأقمار في نظامنا الشمسي من خلال عملية تراكم النواة من أسفل إلى أعلى في أقراص المواد المتبقية التي تحيط بالكواكب الأم. ونظرًا لأن الكواكب قد استهلكت بالفعل معظم المواد المتاحة، فلا يكفي تكوين قمر كبير بما يكفي للحصول على جاذبية كافية لالتقاط الكثير من الغاز. في الواقع، يوجد قمر واحد فقط في النظام الشمسي له غلاف جوي، وهو أكبر أقمار زحل تيتان.
وبالمثل، لا يمكن أن تحدث عملية من أعلى إلى أسفل لأنه لم يبق ما يكفي من الغاز، وإذا حدثت، لكان أكبر عالم في النظام الشمسي بهامش لا يقل عن 3 كتلة المشتري.
أقمار غريبة
ولذلك، لا يمكننا تكوين أقمار غازية من خلال العمليتين المعتادتين اللتين تشكلان عوالم غازية. ومع ذلك، هناك العديد من الاختلافات في النظام الشمسي التي تشكلت بطريقة مختلفة.
أما بالنسبة للأرض، فمن المحتمل أن يكون القمر قد تشكل من مادة انطلقت من الأرض صراع كبير مع المريخ الكوكب الأم. شكل هذا الحطام حلقة شكلت قمر الأرض من خلال التراكم المركزي. هل يمكن أن يؤدي الاصطدام بكوكب غازي عملاق إلى طرد ما يكفي من الغاز لتكوين قمر غازي؟
للأسف لا. “يمكن للكواكب الصخرية أن يكون لها تأثيرات مماثلة، ولكن تذكر عندما يكون المذنب شوماخر ليفي 9 ضرب كوكب المشتري [in 1994]؟ قال جيسي كريستيانسن من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا لموقع Space.com: “لقد اختفى. المتصيدون بالغاز يأكلون أي شيء”.
وأي شيء يصطدم بعملاق غازي يمتصه العملاق الغازي ويصبح جزءًا منه بدلاً من قذف الحطام إلى الفضاء.
غرابة أخرى هي الأقمار التي تم التقاطها. على سبيل المثال المريخ قمرين فوبوس و ديموس تم القبض عليهم الكويكبات. قمر زحل الخارجي فيبي هو جسم مذنب تم التقاطه، وقمر نبتون تريتون تم التقاطه. حزام كويبر معنى. لم تتشكل حول كوكب، ولكنها بدلاً من ذلك تشكلت من تلقاء نفسها في الفضاء، ثم تجولت بالقرب جدًا ووقعت في قبضة جاذبية الكوكب.
وهذا يطرح السؤال، هل يمكن لكوكب غازي صغير أن يلتقطه كوكب غازي كبير؟ بعد كل شيء، تبلغ كتلة العوالم الغازية حوالي اثنتي عشرة مرة كتلة كوكب المشتري، لذلك من حيث المبدأ يمكن بسهولة أن تتفوق على عوالم الغاز بكتلة نبتون.
يهرب الغاز
يبدو أنهم يستطيعون! وقال كريستيانسن: “قد تكون هناك أقمار بحجم نبتون حول الكواكب الخارجية العملاقة”.
المرشحان الخارجيان المذكوران في بداية هذا المقال – كيبلر 1625 ب-ط و كيبلر 1708 ب-ط – كلاهما عملاقان غازيان في حد ذاتهما، لكن يبدو أنهما تابعان لعمالقة غازية أكبر.
وقال كريستيان “أود أن أؤكد أن هذين المرشحين مرشحان”. “نرى واحدة في البيانات تتفق مع القمر، ولكن هناك أشياء أخرى يمكن أن تفسر ذلك.”
وبافتراض أنه قمر حقيقي، فإن كتلة كبلر 1625b-i تبلغ 19 مرة كتلة الأرض (حوالي 6% من كتلة المشتري)، مما يجعله بنفس كتلة نبتون تقريبًا، ويرافق كوكبًا غازيًا تبلغ كتلته حوالي 30 مرة كتلة و قطر الارض . نصف كوكب المشتري.
كبلر 1708ب-i أقل كتلة من كبلر-1625ب-آي، حيث يبلغ قطره خمسة أضعاف قطر الأرض (نصف قطر كبلر-1625ب-آي) ويدور حول كوكب عملاق كتلته 4.6 مرة كتلة المشتري.
وقال كريستيانسن “إنهم يتحدون الكثير من النظريات”. “من الصعب العثور على الطريقة التي تشكلوا بها بهذه الطريقة، لذلك لا بد أنه تم القبض عليهم”.
تشبه الأجسام الملتقطة، من حيث المبدأ، الأقمار الملتقطة في نظامنا الشمسي. وهي تتشكل على شكل كواكب من انتفاخ مركزي في القرص ويتم التقاطها أثناء هجرتها نحو نجمها.
يبدو أن الهجرة هي عملية شائعة في الأنظمة الكوكبية الشابة. كيف يصف علماء الفلك “كواكب المشتري الساخنة” هي عمالقة غازية هي الأقرب إلى نجمها، ولكن ربما تكونت في مكان قريب. في حالة القمرين الخارجيين كيبلر 1625b-i و1708b-i، أثناء هجرتهما، أصبحا محاصرين بكواكب أكبر أمامهما.
ومع ذلك، ورغم كل هذا، فهي ليست أقماراً حقيقية! وبدلا من ذلك، قد يكون كلاهما أمثلة على الكواكب الثنائية بدلا من الأقمار الخارجية. الكوكب الثنائي هو عندما يدور العالمان حول مركز كتلة مشترك في الفضاء بينهما، بدلاً من أن يدور كل منهما حول الآخر. نظامنا الشمسي لديه كوكب توأم بلوتو ورفيقها الأعظم شارون.
لذا، هناك نوع ما من الأقمار الغازية – ولكن لتصنيعها، كان على الطبيعة أن تغش!
