همه چیز درباره بزرگترین سیاره منظومه شمسی
ما می دانیم مشتری یک سیاره است، آیا می تواند یک ستاره هم باشد؟
مشتری بزرگترین سیاره منظومه شمسی است، در واقع یک ستاره نارس است، شاید اگر جرمش یک مقدار بیشتر از این بود می توانست تبدیل به یک ستاره شود.
جرم مشتری در حال حاضر یک هزارم جرم خورشید است و غول بسیار بزرگی از گاز که تقریبا ترکیباتش مثل خورشید است، یعنی سهم هیدروژن وهلیوم در حدود خورشید دارد، اما چون جرمش کم بوده هرگز نتوانسته در مرکز خودش دما را آنچنان بالا ببرد که واکنش های هسته ای آنجا اتفاق بیفتند.
در مرکز مشتری یک تکه بزرگ صخره ای مانند از مواد سخت و سنگین با دمایی در حدود 10 هزار کلوین وجود دارد. اگر دما در آنجا در حدود میلیون کلوین بود، 10 تا 15 میلیون کلوین، آن موقع واکنش های هسته ای شروع می شدند و مشتری مثل خورشید منبع نور می شد. البته این به این معنا نیست که مشتری درخشش ندارد، مشتری در حدود دو و نیم برابر نوری را که از خورشید می گیرد، تابش می کند. یعنی قسمت بیشتر نوری که ما در آسمان از مشتری می بینیم، نوری است که خود مشتری تولید می کند واین به خاطر این است که مشتری در حال انقباض گرانشی است.
ما می دانیم که نور یک ستاره مثل خورشید که تک ستاره منظومه شمسی ما هم هست، از هم جوشی هسته ای تبدیل به انرژی می شود.
در مشتری چنین اتفاقی نمی افتد، چون دما بالا نیست، اما مشتری به کندی در حال انقباض است. به کندی منقبض می شود و انرژی گرانشی خودش را آزاد می کند. این انرژی گرانشی بسیار بسیار کمتر از انرژی هسته ای است، اما باعث می شود مشتری بخش بزرگی از نوری را که تابش می کند خودش تولید کند. یعنی در حدود دو تا سه برابر نوری را که از خورشید می گیرد تابش می کند و درخشان تر دیده می شود.
به کندی در حال انقباض است و انرژی گرانشی خودش را تبدیل به انرژی حرارتی می کند. گازهای جو مشتری گرم می شوند و در اثر این دما می درخشند، نور تابش می کنند و این نور را ما در آسمان به صورت لکه درخشان می بینیم . مشتری در آسمانِ زمین بعد از خورشید و ماه و زهره، چهارمین جسم درخشان آسمان است.
و این درخشش هم آن را متمایز می کند حتی در شهری مثل تهران هم خیلی بارز در آسمان دیده می شود. آقای دکتر برگردیم به ویژگی نزدیک بودن مشتری به یک ستاره، ما چقدر در مورد اعماق مشتری می دانیم؟ ماموریت قبلی که به سراغ این سیاره رفت، فضاپیمای گالیله بود که در سال های 95 تا چند سال بعدش ادامه پیدا کرد. ما الان دقیقا راجع به مشتری می دانیم که در مرکز آن چه چیزی است؟ ساختار بیرونی آن چیست. ما می دانیم، در تصاویر دیدیم که یک گوی گازی که نوارهای به نظر دواری که در حال حرکت هستند از گاز می بینیم. ما دقیقا چه می بینیم؟
دقیقا در مورد مرکزش نمی دانیم که چه چیزی هست، اما می توانیم مدل سازی کنیم. این مدل هایی که ما داریم، یعنی اطلاعاتی که ما از سطح مشتری و حرکت اقمار به دور مشتری داریم، نهایتا به ما می گویند که در درون مشتری باید مواد به صورت بسیار بسیار فشرده باشند، در حد فوق چگال باشند، اصطلاحا ما به چنین ماده ای ماده واگَن می گوییم، ماده ای که در آن ذرات کوانتومی شده اند و در اثر این نیروهای کوانتومی چون دیگر گرانش نمی تواند آنها را جذب کند. تفاوت عمده مشتری و خورشید در این است که خورشید یک منبع تولید انرژی دارد، یعنی یک موتور هسته ای دارد که در مرکزش انرژی تولید می کند و این انرژی باعث می شود گاز خورشید خیلی داغ تر از گاز مشتری باشد. همین گاز داغ می خواهد منبسط شود، در مقابل گرانش بسیار قوی خورشید مقاومت می کند.
چه چیزی وسط مشتری و خورشید وجود دارد که باعث می شود خورشید بتواند بسوزاند، ولی مشتری نتواند؟
فقط جرم، هر چه جرم بیشتر باشد، گرانش هسته ای فشرده ، گرانش بیشتر می تواند هسته ستاره یا سیاره را فشرده تر کند. فقط بستگی به جرم دارد و هر چه بیشتر این گاز در اثر گرانش فشرده تر می شود، دمایش بالاتر می رود، معمولا به یک ماکسیمم مقدار دما می رسیم و این ماکسیمم مقدار دما به جرم بستگی دارد و برای اینکه ماکسیمم مقدار دما باعث شروع واکنش های هسته ای شود، باید ماکسیمم در حدود 10 تا 15 میلیون درجه باشد تا هیدروژن ها شروع به سوختن کنند.
پس ما در مشتری با کوره ای مواجه هستیم که نمی تواند هیدروژن را بسوزاند؟
بله، دمایش پایین است.به خاطر اینکه جرم مشتری کم است و نیروی گرانشی آن کمتر است.
بسیارخوب در همین جا در مرز ستاره شدن و ستاره نشدن مشتری باقی بمانیم برویم در این فصل از برنامه چرخ به سراغ تولد و مرگ ستاره ها که سوژه بسیار جذابی است، سوژه موردعلاقه ای است که بارها با آقای دکتر میرترابی راجع به آن صحبت کرده ایم. بحث مشتری را همچنان ادامه خواهیم داد.
اخترشناسان معتقدند خورشید ما به نوعی از دل سحابی به وجود آمده که باقیمانده ستاره دیگری بوده و در بین مجموعه سیارات منظومه شمسی شاید یکی از این سیاره ها هست که از همه بزرگتر است، ویژگی های منحصر به فردی دارد و موضوع برنامه امروز چرخ است.
سیاره مشتری که این روزها درباره آن بسیار می شنوید و همان طور که در آغاز برنامه هم اشاره کردم، فضاپیمای جونو در حال حاضر در مدار سیاره مشتری قرار گرفته و باید هر لحظه منتظر اخبار و اطلاعات و تصاویر جدیدی از سیاره مشتری باشیم. آقای دکتر چه چیزی مشتری را از بقیه سیاره ها متمایز می کند؟ ما می دانیم زمین سنگی است، سیاره زحل گازی، مشتری گازی است، آیا مشتری چیزی مضاعف از سیارات گازی دیگر دارد؟
سیارات منظومه شمسی دو گروه هستند. گروه اول سیارات نزدیک هستند که شامل عطارد، زهره، زمین و مریخ هستند. این چهار تا سیاره خیلی کوچک هستند، سطح خشک و خاکی دارند، یک اتمسفر گازی اطراف این سطح خشک را پوشانده به طوری که می شود روی سطح آنها ایستاد. ما الان روی سطح زمین زندگی می کنیم و از اتمسفر زمین تنفس می کنیم.
چهار سیاره دوم یعنی مشتری، زحل، اورانوس و نپتون، این ها خیلی بزرگ هستند و به اینها غول های منظومه شمسی می گویند. از بین این چهار تا، مشتری برادر بزرگتر است، یعنی از همه بزرگتر است. مشتری بزرگترین سیاره است به این معنا که اگر بخواهیم جرم ها را تقسیم کنیم، 99.8 درصد جرم منظومه شمسی در درون خورشید است، دو دهم درصد دیگر بین سیارات تقسیم شده که از آن دو دهم درصد بیش از یک دهم درصد در مشتری است. یعنی بقیه اجرام منظومه شمسی شامل 7 سیاره دیگر، دنباله دارها، شهاب سنگ ها، سیارک ها، همه را اگر روی هم بگذاریم، جرمشان از جرم مشتری کمتر می شود. به این معنا مشتری واقعا بزرگ است.
مشتری تعداد زیادی قمر دارد. حتی می توان چهار تا از این قمرها را به راحتی با یک دوربین چشمی معمولی در آسمان دید. اینها همان قمرهای معروف گالیله ای هستند. اینها از لحاظ تاریخی هم خیلی مهم هستند، به این جهت که وقتی گالیله از تلکسوپ استفاده کرد و به مشتری نگاه کرد، متوجه این شد چهار نقطه روشن در اطراف این سیاره است که هیچ وقت از آن دور نمی شوند. با رصدهای مداوم متوجه شد که این نقاط به دور مشتری دارند می چرخند و از آن جا مدعی شد که همه چیز به دور زمین نمی چرخد، بعضی چیزها به دور مشتری ممکن است بچرخد.
همه تصور می کنند که زحل است که حلقه دارد، در صورتی که مشتری هم حلقه دارد. تعداد زیادی حلقه دارد، اما حلقه های مشتری خیلی رقیق هستند و به راحتی دیده نمی شوند.
اولین بار که فضاپیماها به مشتری نزدیک شدند، توانستند حلقه های مشتری را پیدا کنند. سطح مشتری حالتی بین حالت گاز و مایع است.
در تصاویر هم شاید بتوانیم ببینیم.
سطح مشتری را حتی با دوربین های معمولی هم می شود دید. این تصویری است که حتی با یک تلسکوپ کوچک می شود در آسمان دید. البته باید به بیرون شهر برویم و در یک هوای صاف و تاریک نگاه کنیم.
روی سطح مشتری یکسری خطوط می بینیم. این خطوط به خاطر این است که چون مشتری گاز است، همه جای آن یک طور دور خودش نمی چرخد، یعنی مثل زمین یک جسم صُلب و خشک نیست که کاملا به طور یک تکه دور خودش بچرخد. استوای مشتری نسبتا تند می چرخد و قطبین آن کندتر، به این حرکت دورانی دیفرانسیلی می گویند و همین اختلاف سرعت دوران باعث می شود که خط هایی روی مشتری بیفتد. این خط ها را به راحتی می شود دید، حتی این اختلاف سرعت دوران باعث شده که گرداب هایی از گاز در سطح مشتری به وجود بیاید . یکی از این گرداب ها که خیلی بزرگ است و به راحتی هم با دوربین های زمینی دیده می شود و با دوربین های آماتوری و کوچک، به آن چشم مشتری یا لکه قرمز مشتری می گویند. به نظر می رسد یک گرداب پایداری است که صدها سال است رصد شده است. اولین رصدهایش به نظر 1800، قرن نوزدهم دیده شد، اما به نظر می رسد حتی قبل از آن هم بوده است. شاید در رصدهایی که قبل از آن انجام می شده هم دیده بودند. یک گرداب کاملا پایداری است که عمر خیلی طولانی دارد و رصدهایی که فضاپیماها از فاصله نزدیک انجام دادند کاملا نشان می دهند که این گرداب دارد دور خودش می چرخد در اثر این دیفرنشیال رُتیشن؟؟؟ یا همین حرکت دورانی دیفرانسیلی به وجود آمده است.
ما در تصاویر رنگ های متنوعی هم می بینیم یعنی یک جایی قهوه ای است، جایی کرم است ، مانند شیرکاکائویی می ماند که در آن مقداری شکلات و مواد دیگری قاطی کردند و دارند آن را هم می زنند. اگر باز در تصاویر ببینیم می توانیم دقیق تر راجع به جزئیاتی که چرا این اختلاف رنگ وجود دارد، صحبت کنیم.
قسمت عمده جرم مشتری، هیدروژن است، مثل خورشید، یعنی این برمی گردد به گازهایی که در آن سحابی اولیه وجود داشته، سحابی سازنده منظومه شمسی و این هیدروژن در جاهای مختلف، چون دماهای گاز ممکن است متفاوت باشد، با رنگ های مختلف دیده می شود. معمولا باید قرمز دیده شود چون خط شاخص هیدروژن، خط اچ آلفاست که این خط به رنگ قرمز دیده می شود، اما در جاهای مختلف ممکن است رنگ های مختلف هم بتوانیم تشخیص دهیم. الان در اینجا می توانیم لکه مشتری یا همان چشم مشتری را ببینیم.
چه مقایسه جالبی هست، در واقع یک شبیه سازی شده سیاره مشتری را هم در کنار سیاره زمین گذاشته
بله، سیصد برابر پرجرم تر از زمین است و شعاعش چیزی حدود ده برابر زمین است.
این عکس البته شبیه سازی شده است، ولی برای اینکه مقیاس مشخص کند که سیاره زمین ما هفت میلیارد است چقدر در برابر قرص مشتری کوچک است. حتی آن چشم مشتری بزرگتر از زمین به حساب می آید.
بله، کاملا بزرگتر است.
اگر روی تصاویر و عکس های بعدی نگاهی بیندازیم شاید بتوانیم این نوارها و رنگ های مختلفی که آقای دکتر میرترابی اشاره کردند را با دقت بیشتری ببینیم که چرا این اختلاف رنگ وجود دارد. اینجا حتی شفق های قطبی هم دیده می شود.
شفق های قطبی به خاطر میدان مغناطیسی مشتری به وجود می آیند. قبلا ما این شفق ها را در زمین دیده بودیم و این به خاطر این است که خطوط میدان مغناطیسی زمین که یک میدان دوقطبی است، درست مثل اینکه یک آهنربای میله ای غول آسا در درون این سیاره است. در درون زمین است و همچنین در درون مشتری. خطوط این میدان مغناطیسی در قطبین زمین به سطح مشتری نزدیک می شوند و این باعث می شود ذرات بارداری که در اثر بادهای خورشیدی وارد جو زمین می شوند، در قطب بیایند به سطح زمین نزدیک شوند.
در مشتری هم ظاهرا همین طور است؟
بله، و این نورها را به وجود آورند. این نور قطبی را به راحتی در نواحی شمالی زمین می شود دید. تصاویر دقیقی که از مشتری به دست آمده، حتی تصاویری که از زحل به دست آمده، آثاری ازاین نور قطبی را نشان می دهد.
برگردیم به تصاویر شفق های قطبی که عکس واقعی است از این شفق ها در سیاره مشتری و یکی از مطالعات اصلی که فضاپیمای جونو خواهد کرد، روی همین شفق های قطبی و میدان مغناطیسی سیاره مشتری است که داریم با همدیگر می بینیم. آقای دکتر چون حالا همچنان روی این تصویر هستیم می شود یک بار دیگر بگویید چرا ما رنگ های متنوع می بینیم. شما گفتید سرعت حرکت گازها روی محیط بیرونی خیلی زیاد است، در جاهای دیگر کمتر .
باعث به وجود آمدن اختلاف دما می شود. در درون مشتری گاز حرکت همرفتی دارد، یعنی از درون می جوشد و بالا می آید و دوباره برمی گردد و پایین می رود ، این حرکت همرفتی باعث می شود که روی سطح مشتری یکسری سلول های داغ ایجاد شوند ، یعنی گاز درون مشتری خیلی داغ تر از گاز سطح مشتری است. این اتفاق را روی سطح خورشید هم داریم، درست مثل دیگ بزرگی است که دارد می جوشد، قُل می زند و گاز یا همان مایع گازی که در فشار زیاد در درون به شکل فشرده و مایع است، از درون می جوشد و به سطح می آید و روی سطح مثل یک لکه نورانی دیده می شود و چون سطح به سرعت به دور خودش در حال حرکت است، این لکه ها را می کشد و این خط ها را درست کند، خط هایی که ما به صورت رنگی می بینیم. رنگ های مختلف نشان دهنده نواحی با دماهای مختلف هستند. هر چه جایی داغ تر باشد درخشان تر دیده می شود، هر چه سردتر باشد تیره تر و تاریک تر دیده می شود.
آقای دکتر به عنوان آخرین سوال، ما می دانیم همه اجزای منظومه شمسی نظمی را ایجاد کرده اند که شاید زمین ما را پایدار در مدارش قرار داده در این نقطه بسیار مهم که کمربند حیات است. اگر مشتری را که مثل غول خیلی بزرگی است که گفتیم جرمش نسبت به جرم همه سیارات منظومه شمسی خیلی خیلی بیشتر است. اگر مشتری را برداریم چه اتفاقی می افتد؟
اگر مشتری نبود حیات در روی زمین آنچنان تکوین پیدا نمی کرد، یعنی محیط سالم و امنی برای حیات نبود، دلیل عمده اش این است که مقدار زیادی، بعد از پیدایش منظومه شمسی و تشکیل سیارات بزرگ، یعنی بعد از تشکیل این هشت سیاره بزرگ، مقدار زیادی از ماده داخل منظومه شمسی به صورت ذرات ریز و درشت سنگ باقی مانده است، بعضی از اینها خیلی کوچک هستند به گونه ای وقتی به زمین برخورد می کنند مثل یک شهاب فورا می سوزند و از بین می روند، بعضی ازآنها واقعا بزرگ هستند و ما آنها را به شکل سیارک می بینیم یعنی واقعا مثل یک سیاره به دور خورشید می چرخند. حضور مشتری اینجا باعث شده است که مقدار زیادی از این سیاره ها از جایی که ما هستیم فاصله بگیرند، یعنی این سیاره ها الان قسمت عمده شان، حدفاصل بین مریخ و مشتری قرار گرفته اند، جایی که به آن کمربند سیارک ها می گوییم. میدان گرانشی مشتری که بسیار هم به نسبت قوی است در منظومه شمسی چون جرم بسیار بزرگی دارد، باعث شده که اینها به آن سمت بروند و آنجا در یک نواری حدفاصل بین مریخ و مشتری متمرکز شوند و اگر چنین سیارک هایی به ما نزدیک بودند، شانس برخوردشان خیلی زیاد بود، احتمال بود که همان روزهای اولیه پیدایش حیات، حیات را روی زمین از بین می بردند.
شواهدی از برخوردهای شهاب سنگ های شدید شهاب سنگی روی زمین داریم. بعضی ها تصور می کنند اقیانوس آرام چاله ای است که در اثر یک برخورد شهاب سنگی به وجود آمده است. نمونه های این برخوردهای شهاب سنگی را هم اخیرا ما شاهد بوده ایم. چند سال پیش یک نمونه در روسیه یک شهاب سنگی برخورد کرد، اما این شهاب سنگ ها فوق العاده کوچک بودند به طوری که خطری برای وجود حیات ایجاد نکردند.
برای اینکه بتوانم مثالی بزنم یا مقیاسی بگویم، در نظر بگیرید یک شهاب سنگی به اندازه یک خودروی پراید به جو زمین برخورد کند،
می تواند خیلی خطرناک باشد
بله، این انفجاری که ایجاد می کند، در حد یک بمب اتمی است که روی هیروشیما انداختند. می تواند یک شهر را نابود کند.
البته از یک پراید که شما این انتظار را ندارید، یک پراید در حالت عادی می تواند فقط 5-4 نفر را از پای درآورد.
چنین شهاب سنگی می تواند یک شهر را کلا نابود کند. اکثر شهاب سنگ هایی که ما در کمربند شهاب سنگی می بینیم ابعاد کیلومتری دارند، یعنی چندین کیلومترند، یعنی اگر اینها به زمین برخورد کنند، کل حیات را نابود می کنند.
در واقع مشتری ما را ایمن نگه داشته، یه جور کمربند ایمن است؟
یکی آن و یک طوری این سیارک ها را در آن کمربند سیارک ها جمع و جور کرده است.
این کمربند سیارک ها بین مریخ و مشتری هستند مثل یک آهنربا نگه داشته این را؟
میدان گرانشی آن باعث شده که این شهاب سنگ ها همه آنجا جمع شوند و در آنجا در مدارها، مثل بقیه سیارات به دور خورشید می چرخند، یک طوری در منظومه شمسی تعادل ایجاد کرده و این ناحیه را برای حیات خیلی امن تر کرده است.
خیلی متشکرم از شما آقای دکتر میرترابی. گفتگویی بود درباره غول منظومه شمسی، سیاره مشتری که این روزها درباره آن حرف و سخن زیاد است و گفتگوی من با یک اخترشناس بود درباره این سیاره شگفت انگیز بود.
No tags for this post.
