وداع طولانی با حلقه‌های زحل

زحل را می‌توان بدون شک زیبا‌ترین سیاره‌ی منظومه‌ی شمسی نامید. حلقه‌های زیبای پوشیده از یخ و سنگ به شکل هاله‌ای ظریف مرتب شده‌اند و زیبایی این سیاره را دوچندان کرده‌اند. این حلقه‌ها از نمای نزدیک به رنگ صورتی، خاکستری و قهوه‌ای هستند که در تاریکی می‌درخشند. به‌سختی می‌توان زحل را بدون حلقه‌های زیبایش تصور کرد؛ اما این حلقه‌ها از شاخصه‌های پایدار نیستند و در نهایت ناپدید خواهند شد.

سالانه بخشی از مواد حلقه‌ها از بین می‌روند. شهاب‌سنگ‌های کوچک و پرتوهای خورشید مزاحم قطعات کوچک حلقه‌ها هستند و باعث برانگیختگی آن‌ها می‌شوند. این ذرات به‌صورت ناگهانی در خطوط میدان مغناطیسی زحل گرفتار شدند و روی این مسیرهای نامرئی شروع به چرخش کردند. وقتی ذرات بیش از اندازه به بالای جو زحل نزدیک شوند، جاذبه‌ آن‌ها را به سمت سیاره می‌کشد و در ابرهای زحل تبخیر می‌شوند.

ستاره‌شناس‌ها به این پدیده «باران حلقه‌ای» می‌گویند و به مرور زمان این پدیده و پدیده‌های دیگر عصاره‌ی حلقه‌ها را بیرون می‌کشند تا جایی که هیچ چیز از آن‌ها باقی نماند. به گفته‌ی جیمز اودونوگ، دانشمند سیاره‌ای JAXA، سازمان فضایی ژاپن:

ما در واقع حلقه‌های زحل را در اوجشان می‌بینیم. از دید ما حلقه‌ها به نظر ثابت می‌رسند اما در مقیاس زمانی بزرگ‌تر ناپدید خواهند شد.

گرچه فرایند ناپدید شدن حلقه‌ها مدتی طول می‌کشد؛ براساس تخمین اودونوگ و دیگر دانشمندان حلقه‌ها در ۳۰۰ میلیون سال آینده ناپدید می‌شوند. ساکنین زمین زمانی زیادی دارند تا از زیبایی حلقه‌های زحل لذت ببرند و آن‌ها را مطالعه کنند. گرچه ستاره‌شناس‌ها درک می‌کنند که حلقه‌ها در راه نابودی قرار دارند، هنوز همه چیز را درباره‌ی این نوارها از جمله چگونگی جذب شدن آن‌ها در زحل نمی‌دانند.

حلقه‌های زحل قرن‌هاست ذهن ناظران را به خود مشغول کرده‌اند اما بشر برای اولین بار در اوایل دهه‌ی ۱۹۸۰ به آن‌ها نزدیک شد؛ وقتی کاوشگر وویجر ناسا از کنار این سیاره عبور کرد. در آن زمان دانشمندان به این نتیجه رسیدند که حلقه‌های زحل احتمالاً ۴/۶ میلیارد سال قبل همراه با زحل تشکیل شدند؛ یعنی زمانی که منظومه‌ی شمسی جوان و متلاطم بود. در آن زمان، با وجود اجرام سنگی که همه جا حضور داشتند، سیاره‌ی جدید به آسانی بخشی از سنگ‌ها را جذب گرانش خود کرد.

اما پرواز وویجر داستان متفاوتی را نشان داد. رصدهای وویجر حلقه‌ها را با جزئیات بیشتری ثبت کردند و نشان دادند این سیستم حلقه‌ای برخلاف پیش‌بینی پژوهشگرها جم زیادی ندارد درنتیجه ممکن نیست میلیاردها سال قدمت داشته باشد. حلقه‌ها بسیار جوان‌تر ارزیابی شدند و عمر آن‌ها بین ۱۰ تا ۱۰۰ میلیون سال تخمین زده شد. جف کازی، دانشمند پژوهشی ناسا و کارشناس حلقه‌های سیاره‌ای می‌گوید: «نتایج بسیار گیج‌کننده و عجیب هستند.»

به نظر می‌رسید منظومه‌ی حلقه‌ای زحل به اندازه‌ی منظومه‌ی شمسی قدمت داشته باشد؛ اما حالا مشخص شده است که حلقه‌ها حتی در زمان دایناسورها روی زمین وجود نداشتند. منظومه‌ی شمسی از آن زمان به حالت پایدار نزدیک شد درنتیجه چگونه این اجرام جذب زحل شده‌اند؟

رصدهای جدید بیشتر از فرضیه‌ی جوان‌بودن حلقه‌ها پشتیبانی می‌کنند. در سال ۲۰۱۷ فضاپیمای کاسینی ناسا از حلقه‌های زحل عبور کرد و اطلاعات زیادی را درباره‌ی جو این سیاره ارسال کرد. اندازه‌گیری‌های این کاوشگر تأییدی بر مشاهدات وویجر بودند و نشان می‌دادند که حلقه‌ها به اندازه‌ی کافی سنگین نیستند که چند میلیارد سال قدمت داشته باشند.

جامعه‌ی علمی هنوز درباره‌ی منشأ حلقه‌های زحل به توافق نرسیده است؛ اما در صورتی که حلقه‌ها جوان باشند، به گفته‌ی دانشمندان احتمالاً زمانی شکل گرفته‌اند که یکی از قمرهای زحل به آن نزدیک و متلاشی شده است. قمر یادشده احتمالاً جرمی کوچک بوده است. به گفته‌ی اودونوگ می‌توان از ماه زمین برای مدلسازی هزاران منظومه‌ی حلقه‌ای مانند زحل استفاده کرد. روایت حلقه‌های زحل یادآور این مسئله است که دنیاهای منظومه‌ی شمسی هرچقدر ثابت و ایستا به نظر برسند، محیط‌هایی متغیر با تاریخ‌هایی پرماجرا هستند. به گفته‌ی کازی:

تصور می‌کنیم جهان همیشه ثابت می‌ماند درحالی‌که محیط زندگی‌مان پر از بی‌نظمی و همیشه در حال تغییر است.

به گفته‌ی لیندا ایپلکر، دانشمند سیاره‌ای در آزمایشگاه پیش‌رانش جت ناسا و یکی از همکاران مأموریت کاسینی:

از دور حلقه‌های زحل یکپارچه به نظر می‌رسند اما چیزی به جز ذرات کوچکی نیستند که به آرامی حرکت و با یکدیگر برخورد می‌کنند. وقتی کاسینی بین زحل و حلقه‌ها قرار گرفت، توانستیم مقدار جریان مواد حلقه‌ها به داخل سیاره را اندازه‌گیری کنیم.

شاید در طی فرآیندی، قمری دیگر دچار فروپاشی شود یا دنباله‌داری به زحل نزدیک شود و مجددا حلقه‌ها شکل بگیرند.

گذشته از این‌ها کیهان جواهرسازی چیره‌دست است. مشتری، اورانوس و نپتون هم حلقه دارند؛ اما حلقه‌های آن‌ها کمرنگ هستند و شاید مدت‌ها قبل سنگین‌تر و واضح‌تر بوده‌اند. نیروهای کیهانی به کار خود ادامه خواهند داد، شاید در فاصله‌ی ۲۰ تا ۸۰ میلیون سال آینده، فوبوس، قمر کوچک مریخ دچار فروپاشی شود و ذرات آن دورتادور سیاره‌ی سرخ حلقه‌ای زیبا را تشکیل دهند.