إذا حاولت تطبيق الحس السليم البسيط على كيفية عمل حلقات زحل حقًا ، فستكون مخطئًا إلى حد بعيد: تدور ميزات توقيع الكوكب العملاق حول الحدس الأرضي المتوسط. كان هذا هو الحال لعدة قرون ولا يزال صحيحًا حتى اليوم بعد الأخبار الأخيرة من كاسيني الذي - التيالأجزاء الأكثر تعتيمًا من الحلقات ليست بالضرورة الأكثر كثافة ؛مع زحل تبدو حرفيا خادعة.
في حين أن الحلقات هي ميزات مشتركة بين جميع الكواكب العملاقة الغازية والجليدية في نظامنا الشمسي ، فإن زحل هو إلى حد بعيد 'الملك الدائري' من حيث الحجم الهائل والتعقيد والجمال المطلق لنظام الحلقات الخاص به. لوحظ لأول مرة من خلال التلسكوب بواسطة جاليليو عام 1610 ، كان يُعتقد في البداية أن حلقات زحل اللامعة هي 'نجوم' إضافية ، أو ربما نتوءات صلبة على جانبي الكوكب مثل مقابض كوب. لم يكن حتى عام 1659 عندما قرر عالم الفلك الهولندي كريستيان هيغنز أن المقابض كانت في الواقع حلقة مطوقة غير متصلة بزحل 'ولكن تم فصلها عنه بنفس المسافة في كل مكان.'( مصدر )وبعد ستة عشر عامًا فقط ، لاحظ جيوفاني كاسيني أكبر فجوة في حلقات زحل (والتي أصبحت ميزة تحمل الاسم نفسه) وحدد بشكل صحيح أنها مقسمة إلى أقسام.
صورة لكوكب زحل مأخوذة من بايونير 11 ، تم التقاطها في أغسطس 1979 (ناسا)
بينما قدم كل من Galileo و Huygens و Cassini مساهمات لا تقدر بثمن في دراسة زحل ، فقد افترضوا جميعًا أن الحلقات صلبة. كان عالم الفلك الفرنسي جان تشابلان هو الذي اقترح في عام 1660 أن تكون الحلقات مصنوعة من جسيمات دقيقة تتحرك في مدار حول زحل. ومع ذلك ، لم يتم تأكيد ذلك حتى أواخر خمسينيات القرن التاسع عشر عندما قام الفيزيائي الشهير جيمس كلارك ماكسويل بحساب أنه بسبب قوى الجاذبية والاستقرار الديناميكي على مثل هذا الجسم الصلب الكبير ، 'يجب أن تتكون الحلقات من جسيمات منفصلة ؛ قد تكون صلبة أو سائلة ، لكن يجب أن تكون مستقلة. '( مصدر )
ماكسويلحول استقرار حركة حلقات زحلتم نشره قبل 100 عام بايونير 11 أعطانا مناظرنا الأولى عن قرب لزحل. شاهد الجدول الزمني لملاحظات حلقات زحل هنا.
سريع إلى الأمام حتى يومنا هذا.
بالإضافة إلى ملاحظات لا حصر لها من التلسكوبات الأرضية والمراصد الفضائية مثل هابل ، لقد حلّق زحل بعد بايونير 11 بواسطة كليهما المسافران 1 و 2 ويتم التحقيق حاليًا بواسطة مركبة الفضاء كاسيني التابعة لناسا ، والتي ستدخل قريبًا عامها الثاني عشر من الاستكشاف المداري. من خلال مهمة كاسيني تعلمنا المزيد عن زحل وحلقاته وعائلة أقماره في العقد الماضي أكثر مما تعلمناه في 394 عامًا منذ أن أطل جاليليو عليه لأول مرة من خلال تلسكوبه المصنوع منزليًا. وعندما يتعلق الأمر بحلقاتها ، يتعلم الباحثون أن ما يبدو أكثر هو أقل في الواقع.
ينقسم نظام حلقات زحل المعقد بشكل لا يصدق إلى مناطق متميزة ، تمت تسميته أبجديًا من الكوكب D و C و B و A و F و G و E. (هناك أيضًا كوكب هائل ومنتشر حلقة مرئية بالأشعة تحت الحمراء حول زحل من مسافة بعيدة لكننا لن ندخل في ذلك هنا.) كل هذه الأقسام معًا - تتكون كل منها من مجموعات من الجسيمات الجليدية التي تدور حول حجم المنزل والتي تتراوح من حجم المنزل إلى أدق من دخان الشمعة - تمتد لمسافة 464000 كيلومتر (أكثر من 288000 ميل) ) من قمة الغلاف الجوي لكوكب زحل .. ومع ذلك يبلغ سمكها حوالي عشرة أمتار (30 قدمًا) فقط.
اقرأ المزيد: مما تتكون حلقات زحل؟
عتامة الحلقة B لزحل واضحة (يقصد التورية) في صورة كاسيني هذه. (ناسا / مختبر الدفع النفاث / مباحث أمن الدولة)
أحد أقسام حلقات زحل - B - أكثر تعتيمًا بصريًا من الأقسام الأخرى ، ويتضح ذلك من خلال انعكاسه وكيف يمنع الضوء من نجوم الخلفية من المرور بسهولة عبره بسهولة كما هو الحال في الحلقات الأخرى. قد يستنتج المرء بسرعة أن مثل هذه الحلقة ذات الكثافة الظاهرية من شأنها أن تحتوي بالتالي على كتلة أكبر بكثير. ومع ذلك ، كما اتضح ، فإن الأمر ليس كذلك.
قياسات كاسيني موجات الكثافة إن التحرك عبر الحلقة B كرد فعل لسحب الجاذبية من الأقمار القريبة قد أعطى الباحثين أول 'وزن' دقيق لنواة الحلقة. ما وجدوه كان ملفتوزيع متسق إلى حد ما للكتلة ، بغض النظر عن أي تغييرات في العتامة داخل الحلقة.
'في الوقت الحالي ، ليس من الواضح على الإطلاق كيف يمكن أن تحتوي المناطق التي تحتوي على نفس الكمية من المواد على مثل هذه التعتيمات المختلفة. قال ماثيو هيدمان في بيان صحفي في 2 فبراير / شباط: يمكن أن يكون شيئًا مرتبطًا بحجم أو كثافة الجسيمات الفردية ، أو قد يكون له علاقة ببنية الحلقات. هيدمان هو المؤلف الرئيسي للدراسة الحديثة وعالم مشارك في كاسيني في جامعة أيداهو ، موسكو.
وعلى الرغم من أن الحلقة B التي يبلغ عرضها 25500 كيلومتر تحتوي على الأرجح على الكتلة الأكبر من جميع حلقات زحل ،إنه فقط حوالي ضعف أو ثلاثة ،على الرغم من كونها أكثر تعتيمًا بعشر مرات من جارتها الخارجية الحلقة A.
لاحظ الباحث المشارك فيل نيكلسون من جامعة كورنيل في إيثاكا بنيويورك أن 'المظاهر يمكن أن تكون خادعة'. 'التشبيه الجيد هو أن المروج الضبابية أكثر تعتيمًا من حوض السباحة ، على الرغم من أن حوض السباحة أكثر كثافة ويحتوي على الكثير من المياه.'
من المنطقي. (ثم مرة أخرى ، يمكن أن تخدعك حواسك في علم الفلك!)
مقارنة الضوء المرئي لحلقة زحل B (يسار) والحلقة A (يمين) ، مفصولة بقسم كاسيني. (ناسا / مختبر الدفع النفاث- معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا / مباحث أمن الدولة)
تعتبر الكتلة الفعلية لأجزاء حلقات زحل مهمة في تحديد عمرها وتطورها. قد تشير المواد الأقل في الحلقة B عما هو متوقع إلى سن مبكرة ، نظرًا لأن الحلقة 'الأفتح' ستتطور - وبالتالي تزداد قتامة عبر آثار النيزك - أسرع من 'الأثقل'.
قالت ليندا سبيلكر ، عالمة مشروع كاسيني في مختبر الدفع النفاث: 'من خلال' وزن 'جوهر الحلقة B لأول مرة ، تتخذ هذه الدراسة خطوة ذات مغزى في سعينا لتجميع عمر حلقات زحل وأصلها'.
سيتم إجراء المزيد من القياسات مع دخول كاسيني المرحلة الأخيرة من مهمتها ، والتي تمر في النهاية عبر الحلقات في عام 2017. ستساعد البيانات التي تجمعها على طول الطريق العلماء على حساب الكتلة والعمر الحقيقي لأكثر الشخصيات شهرة على كوكب الأرض بدقة أكبر - وأكثرها غامض - الميزات.
اقرأ المزيد في بيان صحفي لكاسيني هنا.
المصدر: NASA / JPL