دانشمندان سالهاست معتقدند منظومه شمسی در گذشته بسیار متفاوت از چیزی بوده که امروز میبینیم. اکنون یک پژوهش تازه نشان میدهد احتمال دارد منظومه شمسی زمانی میزبان دو سیاره غولپیکر یخی بیشتر بوده باشد؛ اما بررسیهای جدید همزمان چالشی جدی برای این نظریه مطرح کردهاند.
بر اساس یکی از شناختهشدهترین مدلهای شکلگیری منظومه شمسی، موسوم به Nice Model، در میلیاردها سال پیش منظومه شمسی به جای دو غول یخی امروزی یعنی Uranus و Neptune، چهار سیاره از این نوع داشته است. طبق این نظریه، دو سیاره اضافی در جریان بیثباتیهای گرانشی شدید از منظومه شمسی به بیرون پرتاب شدهاند.
مدل مشهور «نیس» چه میگوید؟
مدل نیس که در سال ۲۰۰۵ ارائه شد، تلاش میکند آشفتگیهای عظیم منظومه شمسی اولیه را توضیح دهد. بر اساس این مدل، سیارات غولپیکر در میان دیسکی از بقایای کیهانی جابهجا شدند و بر اثر تعاملات گرانشی، ساختار منظومه شمسی دچار تغییرات گستردهای شد.
در نهایت، چهار سیاره غولپیکر فعلی یعنی Jupiter، Saturn، اورانوس و نپتون در مدارهای امروزی خود قرار گرفتند، اما یک یا دو سیاره دیگر به فضای میانستارهای رانده شدند.
این مدل تاکنون توانسته بسیاری از ویژگیهای منظومه شمسی، از جمله دوره «بمباران سنگین پایانی» و توزیع برخی اجرام کوچک اطراف مشتری را به خوبی توضیح دهد.
مشکل جدید از قمرهای اورانوس آغاز شد
تیمی از پژوهشگران به سرپرستی Matthew Clement در دانشگاه Johns Hopkins University تصمیم گرفتند تأثیر این آشفتگیهای اولیه را بر قمرهای مشتری و اورانوس بررسی کنند.
آنها با استفاده از شبیهسازیهای رایانهای، سناریوهایی را مدلسازی کردند که در آن یک یا دو غول یخی اضافی در منظومه شمسی اولیه حضور داشتهاند.
نتایج شگفتانگیز بود. در بیشتر شبیهسازیها، قمرهای اورانوس به شدت بیثبات میشدند؛ برخی با یکدیگر برخورد میکردند، برخی از مدار خود خارج میشدند و برخی دیگر به طور کامل از سیستم اورانوس جدا میشدند.
در مقابل، قمرهای مشتری وضعیت بسیار پایدارتری داشتند.
سه احتمال پیش روی دانشمندان
یافتههای جدید سه توضیح احتمالی را مطرح میکند.
نخست اینکه قمرهای فعلی اورانوس حاصل برخوردها و بازسازیهای بعدی هستند و سامانه کنونی این سیاره پس از یک دوره آشفتگی شدید شکل گرفته است.
احتمال دوم این است که نسخه فعلی مدل نیس کامل نیست و برای توضیح دقیق تاریخ منظومه شمسی باید بازنگری شود.
سناریوی سوم نیز این است که منظومه شمسی مسیری بسیار نادر و غیرمعمول را طی کرده؛ مسیری که در آن برخوردهای نزدیک میان اورانوس و سایر سیارات غولپیکر تقریباً رخ ندادهاند.
اورانوس؛ سیارهای با گذشتهای پرآشوب
این نخستین بار نیست که اورانوس در مرکز یک معمای بزرگ نجومی قرار میگیرد. دانشمندان پیشتر نیز معتقد بودند برخورد یک جرم عظیم در گذشته دور باعث شده این سیاره تقریباً به پهلو بچرخد و محور چرخش آن نسبت به سایر سیارات منظومه شمسی به شکل غیرعادی متمایل شود.
اگر نتایج پژوهش جدید درست باشد، اورانوس ممکن است دستکم دو رویداد فاجعهبار را تجربه کرده باشد؛ یکی برخوردی که محور آن را تغییر داده و دیگری آشفتگی ناشی از جابهجایی سیارات غولپیکر که سامانه قمری آن را دگرگون کرده است.
آیا باید مدل نیس را کنار گذاشت؟
پژوهشگران تأکید میکنند که این نتایج لزوماً به معنای رد شدن مدل نیس نیست. بازسازی رویدادهایی که حدود چهار میلیارد سال پیش رخ دادهاند، کار بسیار دشواری است و احتمال دارد نسخههای فعلی این مدل هنوز همه جزئیات تاریخ واقعی منظومه شمسی را در بر نگرفته باشند.
به گفته محققان و به گزارش ScienceAlert، احتمال زیادی وجود دارد که هیچیک از شبیهسازیهای فعلی نتوانسته باشند دقیقاً همان زنجیره رویدادهایی را بازسازی کنند که در نهایت به شکلگیری منظومه شمسی امروزی منجر شده است.
این پژوهش یکی از جذابترین پرسشهای نجوم مدرن را دوباره مطرح میکند: آیا منظومه شمسی زمانی سیارات بیشتری داشته است؟ اگر پاسخ مثبت باشد، احتمالاً دو سیاره سرگردان اکنون در فضای میانستارهای در حال حرکت هستند؛ بدون آنکه دیگر به خورشید تعلق داشته باشند.
نکته مهمتر این است که یافتههای جدید نشان میدهد حتی شناختهشدهترین مدلهای علمی نیز دائماً در حال آزمایش و اصلاح هستند. هرچه ابزارهای شبیهسازی و مشاهدات نجومی پیشرفتهتر میشوند، تصویر ما از گذشته منظومه شمسی پیچیدهتر و در عین حال دقیقتر خواهد شد.
شاید منظومه شمسی آرام و منظم امروزی، بازمانده دورهای بسیار خشن و پرآشوب باشد. اگر نظریه وجود دو سیاره گمشده درست باشد، تاریخ واقعی منظومه شمسی احتمالاً بسیار دراماتیکتر از چیزی است که تاکنون تصور میکردیم.
