کشف حلقه‌ای غول پیکر به گرد سیاره زحل

احسان سنایی

بدون شک بلافاصله پس از شنیدن نام زحل، سیمای رنگ پریده سیاره‌ای نخودی رنگ را به یاد خواهید آورد که با سیستمی از حلقه‌های باشکوه و دل‌فریب احاطه شده است. حلقه‌هایی که قرن‌هاست ذهن دانشمندان را به خود معطوف داشته و هر از گاه خبر کشف جدیدی از ویژگی‌های مرموز آن‌ها را زبان کاوش‌گر آمریکایی کاسینی می‌شنویم؛ سفیر فعلی زمین در زحل. اما این بار چشمان مادون قرمز تلسکوپ فضایی اسپیتزر بود که با کشف حلقه‌ای غول پیکر به گرد این سیاره، پرده از رازهای دیرین چندی از اعضای خانواده زحل برداشت.

تصویری شماتیک از حلقه تازه کشف شده به دور زحل که صفحه آن، ۲۷ درجه با دیگر حلقه‌ها اختلاف زاویه ای دارد. نقطه سفیدرنگ میانه حلقه، زحل است و دایره زرد رنگ درون حلقه نیز مدار دورترین قمر زحل، فوئبه است

داستان حلقه‌ها از سال ۱۶۱۰ آغاز شد؛ زمانی‌که گالیله تلسکوپ کوچک و دست سازش را برای نخستین بار به سمت زحل نشانه رفت و با کیفیت نه چندان مطلوب عدسی‌های تلسکوپ، تصویری مبهم و ناواضح از زحل را مشاهده کرد. او در گزارش رصد، زحل را سیاره‌ای گوش‌دار نام برد!

دو سال بعد نیز که حلقه‌ها به موازات خط دید ناظران زمینی قرار گرفته بودند؛ گالیله بار دیگر زحل را از دریچه تلسکوپش دید و این بار با کمال ناباوری گفت: «زحل بچه‌هایش را قورت داده!»

سرانجام در ۱۶۵۵ بود که کریستین هویگنس هلندی، نخستین بار این عوارض مرموز زحل را حلقه نامید.

قریب به چهار قرن از نخستین گمانه‌زنی‌ها گذشته است و ما امروز می‌دانیم که سیارات اورانوس، مشتری و نپتون نیز حلقه‌هایی برای خود دارند اما هیچ‌کدام‌شان به درخشش و شکوه حلقه‌های زحل نیست.

می‌دانیم که این حلقه‌ها یک‌پارچه و متصل نبوده و تشکیل شده از میلیاردها سنگریزه و قلوه سنگند که حرکت‌شان در مدارهایی کاملاً منظم صورت می‌گیرد و می‌دانیم که ویژگی‌های شگفت‌انگیز و مرموز برخی از قمرهای زحل همچون ایاپتئوس، پیوند عجیبی با حلقه‌ها دارد؛ پیوندی که تا پریروز تنها در حد حدس و گمان بود.

اما با کشف اخیری که توسط تلسکوپ فضایی مادون قرمز اسپیتزر، از حلقه‌ای غول پیکر، میلیون‌ها کیلومتر دورتر از حلقه‌های اصلی سیاره صورت گرفت؛ بار دیگر دانشمندان را به پاسخ برخی سؤالات دیرین‌شان امیدوار ساخت.

حلقه تازه کشف شده به قدری از زحل فاصله دارد که تصور آن اندکی سخت است. مرز داخلی حلقه از فاصله ۶ میلیون کیلومتری سیاره آغاز می‌شود و تا فاصله ۱۲ میلیون کیلومتری امتداد می‌یابد؛ آن‌قدر وسیع که برای پر کردن فضای داخل آن به یک میلیارد زمین نیاز است!

ساختار این حلقه از ذرات یخی و غبار است و به دلیل پراکندگی بیش از حد آن‌ها (در حدود ۱۰ تا ۲۰ ذره در هر کیلومتر مکعب)، حلقه مورد نظر شدیداً کم نور است. اما اگر می‌شد آن را با چشم غیرمسلح دید؛ فضایی به ابعاد دو برابر ماه کامل را در آسمان شب می‌پوشاند!

تصویر از قمر ایاپتئوس؛ تهیه شده توسط کاشگر کاسینی. بخشی از نیمه تاریک این قمر در تصویر مشخص است

چشمان مادون قرمز اسپیتزر اما توانست تابش گرمایی ناچیز ساتع شده از این مواد را تشخیص دهد. هر چند در نگاه اول شاید فکر کنید یک ذره با دمای ۱۹۳- درجه سانتیگراد نمی‌تواند تابش گرمایی داشته باشد؛ اما زمانی‌که بدانید خود اسپیتزر در دمای ۲۴۳- درجه سانتیگراد فعالیت می‌کند، موضوع اندکی فرق می‌کند.

همان‌طور که اشاره شد، حلقه تازه کشف شده می تواند تا حدی به معمای دیرین قمر ایاپتئوس پاسخ دهد. ایاپتئوس قمری است که یک نیمه آن کاملاً سیاه و کدر مثل زغال؛ و نیمه دیگرش همچون برف سفید است. به علاوه، این قمر همچون ماه ما، نسبت به زحل در قفل گرانشی قرار داشته و یک سمتش همیشه به سوی زحل است.

این سمت، هیچکدام از دو سمت تاریک و روشن آن هم نیست؛ بلکه سمتی از قمر است که نیمی از تاریک و نیمی از آن روشن است. دورترین قمر زحل یعنی فوئبه نیز در حل این معما به ما کمک خواهد کرد. فوئبه، تنها قمری است که مدارش درون حلقه تازه کشف شده قرار دارد.

آنه وربیسکر، یکی از ستاره‌شناسان دانشگاه ویرجینیا - چارلتسویل و یکی از سه دانشمندی که در این کشف مشارکت داشتند می‌گوید:

«ستاره شناسان تا مدتها به ارتباطات مابین بیرونی ترین قمر زحل یعنی فوئبه و مواد تیره رنگ سطح قمر ایاپتئوس مشکوک بودند.»

تصویری از فوئبه، دورترین قمر زحل. سطح آبله گون آن، حاصل برخوردهای شهاب‌سنگی بی‌شماری است که احتمالاً منشأ مواد تشکیل دهنده حلقه جدید است

حلقه تازه کشف شده، هم جهت با قمر فوئبه به گرد زحل می‌چرخد؛ در حالی‌که ایاپتئوس، بقیه حلقه‌ها و بسیاری از قمرهای دیگر زحل، حرکت‌شان در جهت مخالف است. مدل سازی‌ها نشان می‌دهد که فشار تابشی خورشید، ریزترین ذرات این حلقه را به سمت مدار ایاپتئوس که ۳.۵ میلیون کیلومتر از زحل فاصله دارد رانده؛ و همچون قطره‌های بارانی که به شیشه مقابل اتومبیل برخورد می‌کنند؛ یک سمت ایاپتئوس را در حین حرکت به دور زحل بمباران می‌کنند.

مواد تیره رنگ این حلقه، مشابهت فراوانی با ترکیبات سطحی قمر فوئبه دارد و دانشمندان حدس می‌زنند برخوردهای شهاب‌سنگی بر سطح این قمر، مقادیری از خاکش را به فضا پخش کرده و چنین حلقه‌ای تشکیل شده است.

با این حال آن‌قدر این حلقه رقیق و پراکنده است که اگر همه مواد آن را جمع بزنیم، شاید بتوان یکی از گودال‌های سطح فوئبه را پر کرد.

دکتر وربیسکر می‌گوید:

«این حلقه آن‌قدر رقیق است که اگر روی آن هم بایستید، نمی‌فهمید!»