دراسة جديدة: قد تفسر المجالات المغناطيسية القديمة الفرق بين أقمار كوكب المشتري وأقمار كوكب زحل

تشير عمليات المحاكاة التي أجراها باحثون من اليابان والصين إلى أن المجال المغناطيسي القوي لكوكب المشتري خلق فراغًا في القرص المحيط به وحافظ على الأقمار الكبيرة، بينما أدى المجال الأضعف في زحل إلى نظام أكثر تباعدًا يهيمن عليه تيتان.

قد يبدو كوكب المشتري وزحل متشابهين كعملاقين غازيين، لكن أنظمة أقمارهما المختلفة تمامًا تكشف عن قصة أعمق تشكلت بفعل القوى المغناطيسية وتطور الكواكب.

يضم كوكب المشتري وزحل، وهما أكبر كوكبين في نظامنا الشمسي، أكثر أنظمة الأقمار انتشاراً. يمتلك المشتري حالياً أكثر من مئة قمر معروف، بينما يمتلك زحل، بنظام حلقاته البارز، أكثر من 280 قمراً.

على الرغم من كثرة أقمارها، إلا أن أنظمتها القمرية تختلف اختلافاً كبيراً. يمتلك كوكب المشتري أربعة أقمار كبيرة، من بينها غانيميد، أكبر قمر في المجموعة الشمسية. أما كوكب زحل، فلديه قمر بارز واحد هو تيتان، وهو ثاني أكبر قمر في المجموعة الشمسية.

نظرًا لأن كلا الكوكبين عملاقان غازيان، فقد سعى العلماء جاهدين لفهم سبب اختلاف تطور أنظمتهما القمرية. تقدم النظريات الحالية لتكوين الأقمار عدة تفسيرات، لكن الأبحاث الجديدة حول المجالات المغناطيسية النجمية تشير إلى ضرورة إعادة النظر في هذه الأفكار. أحد الأسئلة المهمة يتعلق بالتنافر المغناطيسي، وما إذا كان من الممكن أن يتشكل تجويف داخلي في قرص حول كوكب، وهو عبارة عن تراكم للمواد التي تدور حول الكوكب والتي يمكن أن تتشكل منها الأقمار.

بناء نموذج موحد

شرع باحثون من اليابان والصين في ابتكار نموذج يُمكنه تفسير كلا النظامين باستخدام المبادئ الفيزيائية نفسها. كما يُمكن لهذا النموذج أن يُساعد العلماء على فهم تكوين الأقمار في الأنظمة الكوكبية خارج نظامنا الشمسي.

يقول المؤلف الأول يوري فوجي: "من الصعب اختبار نظريات تكوين الكواكب لأن لدينا نظامنا الشمسي فقط للرجوع إليه، ولكن هناك العديد من الأنظمة القمرية القريبة منا التي يمكننا مراقبتها بالتفصيل".

لدراسة كيفية تطور كوكبَي المشتري وزحل، أجرى الفريق محاكاة رقمية لبنيتهما الداخلية في مراحلهما المبكرة. وقد مكّنهم ذلك من تتبع التغيرات في درجة الحرارة وقوة المجال الجيني بمرور الوقت. كما أنشأوا نماذج للأقراص المحيطة بالكواكب، وأجروا محاكاة متعددة الأجسام لدراسة كيفية تشكل الأقمار وهجرتها.

تشكل المجالات المغناطيسية الأنظمة القمرية

تُظهر عمليات المحاكاة أن أنظمة الأقمار المتباينة لكوكب المشتري وزحل يمكن أن تُعزى إلى اختلافات في بنية الأقراص المحيطة بها، والتي تتأثر بقوة المجالات المغناطيسية.

من المحتمل أن يكون المجال المغناطيسي لكوكب المشتري قد خلق تجويفًا مغناطيسيًا داخل قرصه. وقد تكون هذه المنطقة قد ساعدت في التقاط وحفظ أقمار كبيرة مثل آيو، وأوروبا، وجانيميد.

وعلى النقيض من ذلك، يبدو أن المجال المغناطيسي المبكر لكوكب زحل كان ضعيفًا جدًا بحيث لا يمكنه خلق فراغ مماثل، لذلك كان من الصعب على الأقمار المتجولة البقاء على قيد الحياة داخل القرص.

وفقًا للنموذج، من المتوقع أن تشكل الكواكب التي لا يقل حجمها عن حجم كوكب المشتري أنظمة مضغوطة مع العديد من الأقمار، بينما الكواكب التي يبلغ حجمها حجم كوكب زحل سيكون لها في النهاية قمر واحد أو قمران فقط.

للمادة العلمية DOI: 10.1038 / s41550-026-02820-x

المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:

• هناك شيء ما يتحرك بالقرب من الثقب الأسود الهائل في مجرة ​​درب التبانة
• بمناسبة إطلاق تلسكوب ويب الفضائي: الصور الخمس الأكثر إثارة للكون من التلسكوب
• خصائص المجرات تكشف عن اليد الخفية للمادة المظلمة
• انطباع دقيق للغاية
• ويب يحل اللغز: الكوكب الشبيه بالأرض GJ 1132b ليس له غلاف جوي