زمین در خطر نابودی است؟ - مجله فناوری

اگر یک نسخه بزرگ شده از سیاره زمین به طور ناگهانی در منظومه شمسی بین مریخ و مشتری ظاهر می شد، چه اتفاقی رخ می داد؟ این پرسش پیچیده، موضوع پژوهشی قرار گرفته که به تازگی در نشریه علوم سیاره ای منتشر شده است. این مطالعه در پی درک این مسئله رفته است که ابرزمین ها یا دسته ای از سیاره هایی که در سایر منظومه های ستاره ای بسیار رایج تر هستند، چگونه می توانند بر محله خورشیدی ما اثر بگذارند.

همان طور که معین است، وجود یک سیاره فراخورشیدی در این بخش از منظومه شمسی می تواند به روش های مختلف، ازجمله پرتاب مستقیم زمین به درون خورشید یا بیرون انداختن آن از منظومه شمسی، حیات را روی سیاره ما به نابودی بکشاند. ابرزمین ها که ممکن است 1.5 تا 10 برابر زمین جرم داشته باشند، حتی می توانند سیاره های بزرگ تر یخی ازجمله اورانوس و نپتون را متزلزل و آن ها را از منظومه شمسی خارج نمایند.

این آزمایش فکری هرچند مطمئناً موضوعی جالب و سرگرم نماینده محسوب می گردد، صرفاً در خصوص دگرگونی فرضی منظومه شمسی ما نیست. براساس پژوهش اخیر که به دست استیون کین، استاد اخترفیزیک سیاره ای از دانشگاه کالیفرنیا ریورساید اجرا شده است، ابرزمین های خیالی در سطح وسیع تر می توانند بینش های مهمی را درباره چگونگی مقایسه ساختار و تکامل منظومه شمسی ما با سایر منظومه های سیاره ای ارائه دهند.

کین در گفت وگو با وب سایت وایس می گوید: سیاره های زیادی بین میزان زمین و نپتون وجود دارند؛ دنیا هایی که از نظر میزان شاید دو برابر زمین باشند و ما آن ها را ابرزمین می نامیم. نبود چنین سیاره ای در منظومه شمسی، مایه تأسف دانشمندانی است که می گویند کاش یک ابرزمین، مثلاً بین مدارهای مریخ و مشتری داشتیم و می توانستیم به دقت آن را مطالعه کنیم.

کین می افزاید: این موضوع که کاش ابرزمینی در منظومه شمسی داشتیم، آنقدر در گفت وگوها تکرار می گردد که من واقعا می خواستم آن را آنالیز کنم و بگویم، خب اجازه دهید بگوییم آرزویمان برآورده شده است. منظومه شمسی با وجود چنین سیاره ای چگونه خواهد بود و با چه عواقبی روبرو خواهد شد؟

بعضی از دانشمندان با اشاره به بعضی از اثرات گرانشی عجیبی که در بخش های بیرونی منظومه شمسی مشاهده شده اند، می گویند ممکن است تقریباً 20 برابر دورتر از فاصله بین خورشید و نپتون، یک سیاره مخفی شده باشد. این دنیا فرضی که سیاره نهم نامیده می گردد، می تواند ابرزمین باشد؛ اما وجود آن هنوز نامعلوم است. حتی اگر یک ابرزمین بسیار فراتر از سیاره های شناخته شده پنهان شده باشد، فرستادن فضاپیمایی برای بازدید از آن در چنین فاصله پهناوری بسیار سخت خواهد بود.

فقدان ابرزمین شناخته شده در منظومه شمسی، برای دانشمندانی که این دنیا های مرموز را مطالعه می نمایند، بسیار ناگوار است؛ زیرا پرسش های فراوانی را که ممکن است با یک نگاه نزدیک حل شوند، بی پاسخ می گذارد. به عنوان مثال، معین نیست که در چه نقطه ای، سیاره های سنگی مانند زمین به غول های گازی کوچک مثل نپتون و اورانوس تبدیل می شوند؛ یا اینکه ممکن است بعضی از ابرزمین ها برای پشتیبانی از حیات مناسب و حتی بیش از سیاره های زمین مانند، سکونت پذیر باشند.

هرچند به نظر می آید ابرزمین ها در کهکشان راه شیری فراوان هستند و بسیاری از آن ها در نزدیک ترین منظومه های مجاور ما یافت می شوند، محیط روی این سیاره ها تا حد زیادی یک راز به جای مانده است. درنتیجه آیا خوب نیست که صرفاً عصایی جادویی را تکان دهیم و یک ابرزمین را به منظومه شمسی بیفزایم تا بتوانیم آن را از نزدیک نگاه کنیم؟

کین به منظور انجام پژوهش خود، هزاران شبیه سازی را اجرا کرد و ابرزمین ها با جرم های گوناگون را به منظومه امروزی ما اضافه نمود تا نتایج این اتفاق را درطول 10 میلیون سال مرور کند. او می گوید: باید مراقب باشیم که چه آرزویی می کنیم.

کین این دنیا های نو را بین دو تا چهار واحد نجومی (AU) از خورشید قرار داد. (یک AU فاصله بین زمین و خورشید است). ابرزمین ها در این فاصله تا شکاف وسیع بین مدارهای مریخ و مشتری که درحال حاضر در اشغال کمربند اصلی سیارک ها است، جایگذاری شدند. حضور این دنیا ها در این مکان اغلب موجب شکل گیری پدیده ای می شد که با عنوان رزنانس مداری میانه (MMR) شناخته می گردد. ام ام ار روابط بین بسامدهای مداری سیاره های مختلف است که می تواند بر مسیر حرکت آن ها در اطراف یک ستاره تأثیر بگذارد.

کین در مطالعه خود خاطرنشان می نماید که سیاره های درونی منظومه شمسی به طور ویژه دربرابر اضافه نموده شدن سیاره ابرزمین، آسیب پذیر هستند. وجود ابرزمین، به شکل گیری چندین منطقه به شدت بی ثبات در منظومه منجر می گردد. منطقه وسیع دو تا چهار واحد نجومی، حاوی مکان های ام ام آر متعدد با سیاره های درونی است؛ مسئله ای که تکامل آشفته منظومه شمسی داخلی را بیشتر تقویت می نماید. بعلاوه مکان های ام ام آر با سیاره های بیرونی در منطقه بین دو تا چهار واحد نجومی، پیامدهای بالقوه چشمگیری برای غول های یخی در پی دارد.

به عنوان مثال، بعضی از ابرزمین های کین درنهایت سیاره های درونی، ازجمله زمین را به فضای بین ستاره ای پرتاب می نمایند یا بدتر، آن را به طور مستقیم به سمت خورشید می فرستند. اگر این سناریو در واقعیت رخ می داد، انسان و تمام اشکال دیگر حیات زمینی یا با دورشدن از خورشید در تاریکی کیهانی فرو می رفتند یا با بلعیده شدن از طریق خورشید، تبخیر می شدند.

در سایر سناریوها، زمین ممکن است در منظومه شمسی باقی بماند؛ اما به مداری ناپایدار پرتاب گردد و احتمالاً در مسیر برخورد با دیگر سیاره ها قرار گیرد؛ اتفاقی که می تواند حیات را در دنیا ما ریشه کن کند. بعلاوه این احتمال وجود دارد که با قرارگیری در یک مدار دور از مرکز، با نوسانات آب وهوایی غیرعادی که حیات را بسیار چالش برانگیزتر می نمایند، روبرو شویم.

کین می گوید: آب وهوا در بعضی از مدارها به شدت آشفته می گردد. وقتی زمین واقعاً به خورشید نزدیک و سپس دور گردد، دوره های یخبندان و گرمای سوزان را تجربه خواهیم کرد.

در بعضی از سناریوها، خود ابرزمین اضافه نموده شده به سرعت به بیرون از منظومه شمسی پرتاب می گردد؛ درحالی که در بعضی دیگر، نپتون و اورانوس درون فضای میان ستاره ای می افتند. تنها مشتری و زحل به عنوان بزرگ ترین غول های منظومه شمسی از آسیب وجود یک ابرزمین نو نسبتاً مصون می مانند.

نتایج شبیه سازی ها بر تعادل ظریف موجود بین سیاره های منظومه شمسی تأکید و به دانشمندان یاری می نماید تا بفهمند که ابرزمین های سرتاسر کیهان، چه نقشی در منظومه های سیاره ای خود ایفا می نمایند.

به عنوان مثال به نظر می آید که منظومه شمسی ما، هم به علت فقدان این زمین های غول پیکر و هم وجود یک غول گازی به نام مشتری در فاصله ای بسیار زیاد از خورشید، در وضعیتی نسبتاً نادر نسبت به سایر منظومه ها به سر می برد. هردوی این عوامل در سکونت پذیری زمین و احتمالاً سایر دنیا ها در مقطعی از عمر منظومه شمسی، ازجمله مریخ باستانی نقش داشته اند و از همین رو به سرنخ های مهمی در جست وجو برای حیات در سایر نقاط کیهان تبدیل شده اند.

کین در سرانجام می گوید: آنچه کوشش دارم در اینجا نشان دهم این است که [اضافه نمودن یک ابرزمین] عواقبی جدی در پی خواهد داشت. تا وقتی این موضوع را کنکاش نکرده و شبیه سازی های خودم را اجرا نکرده بودم، به طور کامل نفهمیده بودم که منظومه شمسی تا چه حد دقیق تنظیم شده است.

227227