چرا پلوتون از فهرست سیاره‌های منظومه شمسی خارج شد؟
پنج‌شنبه ۲۰ مهر ۱۴۰۲ - ۲۲:۳۰مطالعه 9 دقیقه
درک ما از منظومه شمسی در ۲۴ اوت ۲۰۰۶ (دوم شهریور ۱۳۸۵) برای همیشه تغییر کرد. در آن زمان، پژوهشگران اتحادیه بین‌المللی نجوم (IAU) با توافق بر سر طبقه‌بندی دوباره‌ی پلوتون، جایگاه این جرم را از سیاره به سیاره کوتوله تغییر دادند. این تصمیم خشم بسیاری را برانگیخت و موجب شد تا کتاب‌های درسی بازنویسی شوند. تنزل جایگاه سیاره نهم سابق منظومه شمسی پس از گذشت بیش از ۱۷ سال همچنان بحث‌برانگیز است.
درحال‌حاضر، بحث در مورد پلوتون نمایانگر مشکلات در تعریف مفهوم «سیاره» است. اتحادیه بین‌المللی نجوم، سیاره را به‌عنوان جرمی آسمانی تعریف می‌کند که با ظاهر تقریبا کروی به‌دور خورشید می‌چرخد و در اغلب موارد، مجاورت مدار خود را از بقایای سایر اجرام پاکسازی می‌کند. بااین‌حال این مجموعه معیارها مورد توافق جهانی قرار نگرفته است.
زمین و حتی مشتری با وجود اندازه‌ی بزرگ، سیارک‌های زیادی را از مناطق مداری خود پاک نکرده‌اند. علاوه‌براین، جهان‌های کوچکی مثل سرس وجود دارند که کروی هستند و به دور خورشید می‌چرخند و درعین‌حال سیاره محسوب نمی‌شوند.
تنزل جایگاه پلوتو، مسائل بزرگ‌تری را در مورد چگونگی تعریف هر جسم در منظومه شمسی یا حتی به‌طور کلی‌تر در فضا مطرح می‌کند. این اتفاق نشان می‌دهد که علم گاهی‌اوقات نمی‌تواند اجسام را به دسته‌های آسان تقسیم کند؛ زیرا اگر تعریف سیاره دوباره گسترده شود، معلوم نیست که اجرام غیرکروی متعددی را که به‌دور خورشید می‌چرخند، چگونه باید ارزیابی کنیم. تصمیم‌گیری دراین‌باره حتی ممکن است کمربند سیارکی (نوار عظیم اجرام کوچک میان مریخ و مشتری) را زیر سوال ببرد. یا اگر یک سیاره به‌نحوی تکه‌تکه شود، چه اتفاقی می‌افتد؟
بحث در مورد پلوتون نمایانگر مشکلات در تعریف مفهوم «سیاره» است
درهمین‌حال، درحالی‌که بحث درباره‌ی پلوتون از تقریبا ۲۰ سال پیش آغاز شد، بسیاری هنوز هم این همه جنجال را به‌طور کامل درک نمی‌کنند و همچنین نمی‌دانند که چرا پلوتو موقعیت سیاره‌ای خود را از دست داد. اما تغییر تعداد سیاره‌های منظومه شمسی از نه به هشت (دست‌کم براساس تعریف استاندارد IAU)، از مدت‌ها پیش درحال شکل‌گیری بود و یکی از بزرگ‌ترین نقاط قوت علم را برجسته کرد: توانایی تغییر تعاریفِ به ظاهر ثابت در پرتو شواهد جدید.
بالاخره سیاره چیست؟
واژه سیاره در انگلیسی (Planet)، به دوران باستان بازمی‌گردد و از واژه‌ی یونانی Planetes به‌معنای «ستاره سرگردان» گرفته شده است. پنج سیاره‌ی کلاسیک ازجمله عطارد، زهره، مریخ، مشتری و زحل با چشم غیرمسلح مشاهده‌پذیر هستند و درمقایسه با ستارگان پس‌زمینه‌ی بسیار دورتر، در مسیرهایی عجیب در سرتاسر آسمان جابه‌جا می‌شوند.
پس از ظهور تلسکوپ‌ها، اخترشناسان دو سیاره‌ی جدید اورانوس و نپتون را کشف کردند. این دو جهان دوردست، بسیار کم‌نور هستند و نمی‌توان با چشم غیرمسلح آن‌ها را دید. باید درنظر داشت که تعریف مورد بحث از سیاره از سنت یونانی-رومی پیروی می‌کند و تعاریف اتحادیه بین‌المللی نجوم برپایه‌ی آن است. در دوران باستان، سیاره‌ها با چشم غیرمسلح در سرتاسر جهان مشاهده می‌شدند و در هر فرهنگ، نام متفاوتی داشتند.
وقتی اخترشناسان در سال ۱۸۰۱ سرس را در کمربند سیارکی کشف کردند، آن را درمیان جوامع علمی وقت به‌عنوان «سیاره» طبقه‌بندی کردند. اما وضعیت شروع به تغییر کرد؛ زیرا اندازه‌گیری‌های بیشتر نشان داد که سرس از سایر سیاره‌هایی که تا آن زمان دیده شده‌اند، کوچک‌تر است. سپس این جرم به گروهی از اجرام سنگی به نام «سیارک‌ها» وارد شد که اکنون صدها هزار نمونه از آن‌ها را فقط در کمربند سیارکی می‌شناسیم. امروزه سرس با عنوان سیاره کوتوله شناخته می‌شود.
پلوتون در سال ۱۹۳۰ (۱۱ سال پس از تاسیس اتحادیه بین‌المللی نجوم) کشف و به‌عنوان سیاره طبقه‌بندی شد. در آن زمان، کلاید تامبا از رصدخانه لوول در آریزونا صفحات عکاسی آسمان را در شب‌های جداگانه مقایسه کرد و به وجود نقطه‌ی کوچکی پی برد که دربرابر منظره‌ی ستارگان جلو و عقب می‌رود. بااین‌حال، جدیدترین کاندیدا برای سیاره نهم منظومه شمسی، بلافاصله جسمی عجیب درنظر گرفته شد. مدار پلوتون به‌قدری بیضوی یا گریزان از مرکز است که این جرم را در ۲۰ سال از سفر ۲۴۸ ساله‌اش، از نپتون به خورشید نزدیک‌تر می‌کند. مدار پلوتون همچنین نسبت به دایرةالبروج یا صفحه‌ای که سایر سیاره‌های منظومه شمسی روی آن می‌چرخند، کج شده است.
اگر پلوتون سیاره باشد، پس اریس نیز سیاره محسوب می‌شود؟
در سال ۱۹۹۲، دانشمندان اولین جسم کمربند کویپر به نام QB1 1992 را کشف کردند. این جسم کوچک در مجاورت پلوتون و فراتر از مدار نپتون به دور خورشید می‌چرخد. به‌زودی بسیاری از اجرام مشابه کشف شدند و کمربندی از جهان‌های کوچک و یخ‌زده شبیه به کمربند سیارکی بین مریخ و مشتری آشکار شد. پلوتو پادشاه این منطقه باقی ماند تا آنکه در ژوئیه ۲۰۰۵، اخترشناسان جسم دوردست اریس را یافتند که درابتدا تصور می‌شد از پلوتون نیز بزرگ‌تر است.
معمای سیاره‌ای
پس از کشف اریس، پژوهشگران باید این پرسش‌ها را از خود می‌پرسیدند: اگر پلوتون سیاره باشد، پس اریس نیز سیاره محسوب می‌شود؟ تمام آن اجرام یخی دیگر در کمربند کویپر یا اجرام کوچک‌تر در کمربند سیارکی چطور؟ خط افتراق برای طبقه‌بندی یک جسم به‌عنوان سیاره دقیقا کجا است؟ واژه‌ای که زمانی سرراست و ساده به‌نظر می‌آمد، ناگهان به‌طرز عجیبی پیچیده شد.
- کشف کمربند کویپر چگونه نگاه ما به منظومه شمسی را دگرگون کرد؟8 شهریور 01مطالعه '13
سپس بحث‌های شدید به راه افتاد و پیشنهاداتی تازه برای تعریف سیاره ارائه شد. برایان مارسدن، یکی از اعضای کمیته اجرایی IAU که مسئول یافتن معنای جدید برای سیاره بود، در سال ۲۰۰۵ به اسپیس‌دات‌کام گفت: «هر بار که فکر می‌کنیم برخی از ما درحال رسیدن به اجماع هستیم، آن‌گاه کسی چیزی می‌گوید و نشان می‌دهد که به وضوح این‌گونه نیست.»
تا یک سال بعد، اخترشناسان هنوز به راه‌حل نزدیک نشده بودند و این معضل مانند ابری تاریک بر نشست مجمع عمومی IAU در پراگ در سال ۲۰۰۶ سایه انداخته بود. در این کنفرانس، پژوهشگران هشت روز بحث شدید انجام دادند و چهار پیشنهاد مختلف ارائه دادند. یک پیشنهاد بحث‌انگیز می‌توانست با افزودن سرس، بزرگ‌ترین سیارک و شارون، قمر پلوتو، تعداد کل سیاره‌های منظومه شمسی را به عدد ۱۲ برساند.
مایکل براون، اخترشناس دانشگاه کلتک و کاشف اریس، پیشنهاد یادشده را «آشفتگی کامل» می‌دانست.
در نزدیکی پایان کنفرانس، ۴۲۴ اخترشناس باقی‌مانده به ایجاد سه طبقه‌بندی جدید برای اجرام در منظومه شمسی رای دادند. از آن زمان به بعد، فقط عطارد و نپتون و جهان‌های بزرگ بین آن‌ها سیاره درنظر گرفته شدند. سپس پلوتون و همتایانش (اجرام گردی که مجاورت مدارشان را با اجرام دیگر سهیم شده بودند)، سیاره کوتوله نام گرفتند. تمام اجرام دیگری که به دور خورشید می‌چرخند، به‌عنوان اجسام کوچک منظومه شمسی شناخته می‌شوند.
ماموریت نیوهورایزنز ناسا و بحث دوباره بر سر سیاره
گروهی از کارشناسان تصمیم همکارانشان را جدی نگرفتند. آلن استرن، پژوهشگر ارشد فضاپیمای نیوهورایزنز ناسا که در سال ۲۰۱۵ از کنار پلوتو گذر کرد، تنزل جایگاه سیاره نهم سابق منظومه شمسی را مایه تاسف دانست و گفت کمتر از پنج درصد از ۱۰ هزار اخترشناس جهان در رای‌گیری اتحادیه بین‌المللی نجوم شرکت کردند.
نیوهورایزنز نقطه‌ی عطفی مهم در بحث سیاره محسوب می‌شد. پرواز سریع این فضاپیما از کنار پلوتو، جهانی را نشان داد که بسیار پویاتر از تصور هرکس بود. کوه‌های بزرگ، دهانه‌های ضربه‌دیده و نشانه‌هایی از جاری‌بودن نیتروژن مایع روی سطح، همگی از وجود جهانی حکایت می‌کنند که از زمان شکل‌گیری‌اش دستخوش تغییرات زمین‌شناسی چشمگیری شده است. افرادی مانند استرن صرفا برهمین اساس استدلال کرده‌اند که پلوتو باید سیاره محسوب شود.
نیوهورایزنز نقطه‌ی عطفی مهم در بحث سیاره محسوب می‌شد
تصاویر گرفته‌شده از شارون، قمر پلوتون نیز مکانی بسیار پویا را نشان می‌دهند؛ ازجمله کلاهکی قرمز روی قطب آن که ظاهرا با تغییر فصلی آهسته در منظومه شمسی تغییر ظاهر می‌دهد. مهم‌تر از همه، پلوتو دارای چندین قمر است؛ درحالی که عطارد و زهره، دو سیاره‌ی درونی منظومه شمسی حتی یک قمر هم ندارند. سیارک‌های متعدد و سیاره‌های کوتوله نیز قمر دارند و تعریف سیاره را پیچیده‌تر می‌کنند.
بسیاری از مردم دیدگاه‌های مشترکی با استرن و دیگر کارشناسان همفکر وی دارند. در سال ۲۰۱۴، اندکی پیش از پرواز نیوهورایزنز از کنار پلوتو، کارشناسان مرکز اخترفیزیک هاروارد-اسمیتسونین (CfA) در کمبریج ماساچوست، در مورد تعاریف مختلف سیاره بحث کردند. اوون جینجریچ، مورخ علم که ریاست کمیته‌ی تعریف سیاره را در IAU برعهده داشت، بیان کرد که «سیاره واژه‌ای تعریف‌شده از نظر فرهنگی است که درطول زمان تغییر می‌کند.» اما اکثر مخاطبانی که مناظره‌ی CfA را تماشا می‌کردند، تعریف متفاوتی را انتخاب کردند که می‌توانست پلوتو را به جمع سیاره‌ها بازگرداند.
طرح‌های طبقه‌بندی جایگزین همچنان ارائه می‌شوند. یک پیشنهاد در سال ۲۰۱۷، سیاره را به‌عنوان «جسمی کروی در فضا که کوچک‌تر از ستاره است»، تعریف کرد. این تعریف، پلوتو را دوباره سیاره می‌کند؛ اما همین کار را با قمر زمین و همچنین بسیاری از دیگر اقمار منظومه شمسی نیز انجام می‌دهد و شمار کل سیاره‌های رسمی شناخته‌شده را به ۱۱۰ می‌رساند. یک سال بعد، استرن همراه با دیوید گرینسپون، دانشمند ارشد انجمن علوم سیاره‌ای مقاله‌ای در واشنگتن‌پست نوشت و استدلال کرد که تعریف اتحادیه بین‌المللی نجوم عجولانه تصویب شده و مشکل‌دار است و اخترشناسان باید در ایده‌های خود تجدیدنظر کنند.
آیا پلوتون می‌تواند دوباره سیاره شود؟
درخواست‌های متعدد کارشناسان تاکنون نادیده گرفته شده‌اند و بعید به‌نظر می‌رسد که اتحادیه بین‌المللی نجوم به این زودی‌ها به این مناقشه رسیدگی کند. اتان سیگل، اخترفیزیکدان آمریکایی در پاسخ به استرن و گرینسپون نوشت: «واقعیت ساده این است که پلوتو در زمان کشف به‌صورت اشتباه طبقه‌بندی شد. این جرم هرگز در موقعیت برابر با هشت جهان دیگر نبوده است.»
- دانشمندان می‌خواهند پلوتو دوباره سیاره شود11 دی 00مطالعه '2
مایکل براون نیز می‌گوید: «درنتیجه پلوتون کماکان سیاره نیست و درواقع هرگز نبوده است. ما فقط ۵۰ سال آن را اشتباه فهمیدیم و اکنون بهتر می‌دانیم. حس دلتنگی برای پلوتون واقعا استدلال خیلی خوبی نیست. واقعیت چیز دیگری است و باید با آن کنار بیاییم.»
سیاره‌بودن پلوتون چه اهمیتی دارد؟
این روزها کودکانی که حتی در زمان سیاره‌بودن پلوتو به‌دنیا نیامده بودند، می‌پرسند که تعریف سیاره اصلا چه اهمیتی دارد. چرا این همه سال باید بر سر سیاره‌بودن یا نبودن پلوتو بحث کنیم؟ اخترشناسان می‌گویند پاسخ ساده‌ای وجود ندارد و شاید مجبور باشیم برای درک اینکه چه چیز یک جرم را سیاره می‌کند یا نمی‌کند، به فراتر از منظومه شمسی خودمان نگاه بیندازیم.
بیش از پنج‌هزار سیاره فراخورشیدی یا جهان فراتر از منظومه شمسی تا به امروز کشف شده‌اند. این مجموعه‌ی عظیم، از «ابرزمین‌ها» با اندازه‌ای بین زمین تا اورانوس و «مشتری‌های داغ» که از نزدیک به دور ستاره‌شان می‌چرخند، تا طیفی از جهان‌ها با اندازه‌های دیگر را دربرمی‌گیرد. انواع محیط‌های سیاره‌ای که باید درنظر گرفته شوند، به سرعت درحال تغییر است.
بعید به‌نظر می‌رسد که اتحادیه بین‌المللی نجوم به این زودی‌ها به مناقشه پلوتون رسیدگی کند
آنچه افزایش شناخت از انواع سیاره‌های فراخورشیدی به ما نشان می‌دهد، این است که هر منظومه‌ی ستاره‌ای ممکن است محیط منحصربه‌فرد خود را داشته باشد. هرچند می‌شود به‌طور کلی‌تر گفت که ستارگان می‌توانند سیاره‌ها را از فروپاشی گاز و غبار در محیط خود شکل دهند، پویایی منحصربه فردی که فرایند شکل‌گیری سیاره‌ها را کنترل می‌کند، بسیار پیچیده‌تر است. به‌عنوان مثال، آیا چندین ستاره در این فرایند درگیر هستند؟ چه مقدار گرد و غبار موجود است؟ آیا سیاه‌چاله یا ابرنواختری وجود دارد که غبار و گاز ارزشمند مورد نیاز برای رشد سیاره‌ها را از بین ببرد؟
حتی اگر سیاره‌ها به اندازه‌ی کافی خوش‌شانس باشند که بزرگ شوند، نحوه‌ی ارتباط آن‌ها با سیاره‌های دیگر در اوایل شکل‌گیریشان به خوبی درک نشده است. جهان‌ها با یکدیگر تعامل دارند و اثر گرانشی متقابل بین آن‌ها موجب می‌شود که سیاره‌ها از ستاره‌ی والدشان دور و به آن نزدیک شوند یا در برخی موارد، به‌کلی از منظومه بیرون بیفتند.
آنچه تمام این توضیحات نشان می‌دهد، این است که تعریف ما از سیاره احتمالا باید مرتبط‌تر با شرایط باشد تا تعداد سناریوهای ممکن برای تشکیل جهان‌ها درنظر گرفته شوند. شاید سیاره‌ها به یک شرایط شکل‌گیری خاص یا مناطقی خاص وابسته باشند. تنها چیزی که ظاهرا به‌طور قطع می‌دانیم، این است که با جمع‌آوری هرچه بیشتر داده، تعریف سیاره و بحثی که پلوتون به راه انداخته است، همچنان برای مدت‌های بیشتر ادامه خواهد داشت.