ملوك النظام الشمسي - زحل

في المدينة، تقوم الجمعية الفلكية الإسرائيلية بمراجعة معظم المعلومات عن زحل، قبل وقت قصير من وصول كاسيني

بواسطة: موران نحشوني

زحل، الأخ الصغير الجميل للمشتري، هو أيضًا عملاق غازي. تركيبه مشابه جدًا لتركيبة كوكب المشتري، وهو أصغر منه قليلًا فقط. ربما بسبب الاختلاف في الحجم، لا يمتلك زحل حرارة داخلية مثل كوكب المشتري، وهو قادر على الحفاظ على نظام جوي واسع النطاق من العواصف والغيوم. مظهره المصفر والهادئ يتعارض أحيانًا مع عاصفة كبيرة، لكنها تختفي بعد فترة.

عندما لاحظ جاليليو كوكب زحل عام 1610، لاحظ مظهره الغريب، لكنه ارتبك بسببه. كانت الملاحظات الأولى لزحل إشكالية، لأنه خلال هذه السنوات مرت الأرض بجوار مستوى حلقاتها تمامًا، وهي ظاهرة تحدث كل بضع سنوات. إذن، كان من الممكن أن تكون صورة زحل ذات الدقة المنخفضة في ذلك الوقت مربكة للغاية. فقط في عام 1659 تمكن كريستيان هويجنز من فهم بنية الحلقات لأول مرة. وبعد عدة قرون، لوحظت حلقات أيضًا على الكواكب العملاقة الأخرى.

إن المظهر المسطح للغاية لزحل (قطره الاستوائي - 120,536 كم، القطر القطبي - 108,728) يرجع إلى دورانه السريع حول محوره وطبيعته "السائلة". وهو أخف كوكب، حيث تبلغ كثافته 0.7، حتى أنه أخف من الماء.

أَجواء

يشع زحل ضوءًا أكثر مما يصل إليه من الشمس. ربما يرجع هذا الاختلاف إلى آلية كلفن-هيلمهولتز، ولكنه ممكن أيضًا من آليات أخرى. تعتبر أحزمة زحل السحابية أكثر شحوبًا من أحزمة كوكب المشتري، كما أنها أوسع أيضًا. وبشكل عام، لا يمكن تمييز تفاصيل السحب عن الأرض، ولم يتم الكشف عن طبيعتها الحقيقية إلا عندما اقتربت مركبة فوييجر الفضائية منها. ومثل كوكب المشتري، تظهر عليه عواصف بيضاوية طويلة العمر، وأحيانًا تظهر عليه عواصف ضخمة، تشبه "العين الحمراء" لكوكب المشتري.

خواتم

من الممكن تمييز 3 حلقات من الأرض - A وB وC، وتكون الأخيرة شاحبة جدًا. وهي تبدو وكأنها قرص من مادة صلبة، لكنها في الحقيقة مكونة من جزيئات الجليد والصخور التي يتراوح حجمها من بضعة سنتيمترات إلى عدة أمتار، وتتحرك في مدارات مستقلة. الحلقات رفيعة جدًا - مقارنة بقطرها البالغ 250,000 ألف كيلومتر وأكثر، فإن سمكها أقل من كيلومتر واحد. ولو جمعوا كل المواد في حلقات في كرة واحدة، فلن يتجاوز قطرها 100 كيلومتر.

أكدت المركبة الفضائية فوييجر وجود ظواهر غريبة في الحلقات تسمى "Spokes"، لاحظها لأول مرة علماء الفلك الهواة. "المتحدث" عبارة عن تفاوت شعاعي في الحلقات. وتبقى هذه الظواهر لغزا حتى يومنا هذا، ولكن يعتقد أن لها علاقة بالمجال المغناطيسي لكوكب زحل. تتكون الحلقة الخارجية لكوكب زحل، الحلقة F، من هيكل من عدة حلقات، يمكن رؤية الروابط بينها. ويبدو أن هذه العقد هي بقايا المواد التي بنيت عليها الحلقات، أو الأقمار الصغيرة.

أقمار

هناك اتصالات رنانة قوية جدًا بين بعض أقمار زحل وحلقاته، ولهذا يطلق عليها اسم "الأقمار الراعيّة". ربما يكون أطلس وبروميثيوس وباندورا مسؤولين عن حفظ النظام في الحلقات. من المحتمل أن ميماس هو المسؤول عن غياب المواد في فجوة كاسيني، وتقع بان داخل فجوة أنكي. النظام برمته معقد للغاية، ولكن القليل من الفهم. أصول النظام الحلقي غير معروفة. يمكن الافتراض أن زحل ولد بمثل هذا النظام، لكن يبدو أنه غير مستقر ويحتاج إلى آلية ما لتجديده، ربما عن طريق انكسار أقمار كبيرة.

ليست كل الأقمار لها زمن دوران معروف، لكن كل الأقمار التي زمن دورانها معروف (ما عدا اثنتين: فيبي وهايبريون)، تكون متزامنة، أي أن دورانها حول محورها يساوي دورانها حول زحل، لذا فهي تواجه دائمًا نفس الوجه تجاه الكوكب، يشبه قمر الأرض. توجد بعض الأقمار في مدارات رنين: ميماس-تيثيس وإنسيلادوس-ديون في رنين 1:2، بينما تيتان-هايبريون في رنين 3:4.

تيتان

تيتان هو أكبر أقمار زحل، حيث يبلغ قطره 5150 كم، ويتمتع بطبيعة مثيرة وغامضة. وهو مغطى بطبقة سميكة للغاية من الغلاف الجوي، والتي تكاد لا تسمح بمراقبة وجهه من الأرض. بسبب غلافه الجوي السميك، كان يُعتقد أنه أكبر قمر في النظام الشمسي، ولكن مع انخفاض سمك الغلاف الجوي، أُعطي جانيميد الأولوية. وعندما مرت المركبة الفضائية فوييجر 1 على بعد حوالي 4000 كيلومتر منها، تعلمنا الكثير عنها، لكن هذه المعلومات بالتأكيد ليست كاملة. ولا تسمح طبقة الغازات المعتمة بمراقبتها في الضوء المرئي، والصور الوحيدة التي تم الحصول عليها لسطحه كانت بالأشعة تحت الحمراء بواسطة تلسكوب هابل الفضائي. ومن مهام مركبة كاسيني الفضائية التي ستصل إليه عام 2004، رسم خريطة لسطح تيتان باستخدام الرادار، على غرار رسم خريطة كوكب الزهرة بواسطة مركبة ماجلان الفضائية. إضافة إلى ذلك، تضم المركبة الفضائية مسبار "هويجنز" الذي سيهبط على سطح تيتان ويرسل، لأول مرة، صورا لمناظره الطبيعية.

يتكون تيتان من نصف الماء الجليدي والنصف الآخر من الصخور. ويشبه هذا التركيب تركيب ريا وأقمار زحل الأخرى، لكنه أكثر ضغطا نظرا لحجمه الهائل - فالجاذبية القوية تضغط على مناطقه الداخلية.

تيتان هو القمر الوحيد في نظامه الشمسي الذي يتمتع بغلاف جوي مهم. ويبلغ الضغط الجوي على السطح 1.5 بار، أي أكثر بنسبة 50% من الضغط الجوي على الأرض. ويتكون في الغالب من النيتروجين الجزيئي (كما هو الحال على الأرض)، مع القليل من الأرجون (6٪) والميثان. من الممكن أيضًا أن نجد في الغلاف الجوي لتيتان وجود ما لا يقل عن اثني عشر جزيءًا عضويًا (مثل الإيثان وثاني أكسيد الكربون وسيانيد الهيدروجين) والماء. وتتشكل هذه عندما يتفكك غاز الميثان، السائد في الغلاف الجوي العلوي، بواسطة أشعة الشمس. والنتيجة مشابهة جدًا للضباب الدخاني الذي تراه فوق المدن الكبرى، ولكنه أكثر كثافة. تشبه هذه الظروف إلى حد كبير تلك التي كانت سائدة على الأرض في العصر الذي كانت فيه الحياة قد بدأت للتو في التشكل.

درجة حرارة السطح هي 94 درجة كلفن (أو -179 درجة مئوية). عند درجة الحرارة هذه، لا يمكن أن يرتفع الجليد المائي، لذلك يوجد القليل جدًا من بخار الماء في الغلاف الجوي. لكن الكثير من النشاط الكيميائي يحدث في وجه تيتان. وبصرف النظر عن الضباب السائد هناك، فمن الممكن تمييز أشكال السحب التي ربما تكون مكونة من الميثان أو الإيثان أو مواد عضوية أخرى. ويمكن الافتراض أن هذه السحب تمطر الإيثان على السطح، مما يؤدي إلى تكوين بحيرات من خليط الإيثان والميثان. من المحتمل أن تكون المواد الكيميائية المعقدة الأخرى بكميات صغيرة مسؤولة عن المظهر البرتقالي لتيتان.

في الملاحظات التي أجراها تلسكوب هابل الفضائي بالأشعة تحت الحمراء، حيث يكون الغلاف الجوي أكثر شفافية، يمكنك رؤية "قارة" مشرقة في نصف الكرة الأرضية تواجه اتجاه التقدم (يتحرك تيتان في مدار متزامن، وبالتالي نصف الكرة الأرضية دائمًا يواجه اتجاه التقدم). ولا تثبت هذه الصور وجود بحيرات أو بحار سائلة على سطحه، ولكنها تثبت فقط وجود مناطق أفتح وأغمق على سطح تيتان. وتم اختيار موقع هبوط مسبار هويجنز، من بين أمور أخرى، بناءً على هذه البيانات. سيكون قريبًا من "ساحل" "القارة" العظيمة.