هفت کشف شگفت‌انگیز درباره سیاره عطارد

به‌نظر می‌رسد عطارد که فاصله بسیار نزدیکی با خورشید دارد، سیاره‌ای مرده باشد. دانشمندان قبلا تصور می‌کردند عطارد فقط تکه سنگی نزدیک به خورشید و دنیایی خصمانه است: سمت روز و شب سیاره شاهد اختلاف دمایی نزدیک ۶۰۰ درجه سانتیگراد است.

اما اکنون ثابت شده است عطارد دنیایی از تناقض‌ها و سیاره‌ای پویا است که شگفتی‌های غیرمنتظره‌ای را در خود پنهان کرده است. اتمسفری رقیق، میدان مغناطیسی و مخزنی از ترکیبات فرار هنوز در عطارد وجود دارد و دانشمندان این ویژگی‌ها را غالبا با سیاره‌هایی که بزرگ‌تر و دورتر از خورشید هستند، مرتبط می‌دانند.

دبورا دومینگو، دانشمند ارشد مؤسسه علوم سیاره‌ای می‌گوید انتظار داشتیم عطارد جرمی داغ و پخته‌شده باشد. او می‌گوید، مشاهدات چند دهه‌ی اخیر، باور دانشمندان درباره عطارد را تغییر داده است. شواهد نشان می‌دهد عطارد فقط توده سنگی خشک‌شده‌ای نیست. یکی از شگفتی‌های این سیاره آن است که هنوز دارای حباب‌هایی از یخ است.

تاکنون تنها دو ماموریت به سیاره عطارد رسیده است. سومین ماموریت، بپی کلمبو (مأموریت مشترک آژانس فضایی اروپا و آژانس کاوش‌های هوافضای ژاپن) است که در راه است و اواخر سال ۲۰۲۵ به مقصد خواهد رسید.

درحالی‌که معدود مشاهدات زمینی و ماموریت‌های فضایی دانش زیادی حاصل نکرده‌اند، به رفع بسیاری از سوءتفاهم‌های اولیه درمورد اسرار عطارد کمک کردند. در ادامه، به تعدادی از شگفت‌انگیزترین اکتشافاتی که درمورد عطارد حاصل شده است، اشاره می‌کنیم.

عطارد ممکن است کوچک باشد، اما سنگین است. گرچه قطر عطارد از قطر ماه خیلی بیشتر نیست، جرم آن بیش از چهار برابر جرم ماه است. عطارد درواقع بعد از زمین، چگال‌ترین سیاره در منظومه شمسی محسوب می‌شود. چگالی بالای این سیاره از این واقعیت ناشی می‌شود که دارای هسته آهنی بزرگی است که حدود ۶۰ درصد حجم سیاره را تشکیل می‌دهد. درمقابل، هسته زمین ازنظر حجم فقط حدود ۱۵ درصد سیاره را شامل می‌شود.

دانشمندان درباره ساختار داخلی غیرعادی عطارد تئوری‌های مختلفی مطرح کرده‌اند. به باور آن‌ها، شاید لایه بیرونی عطارد اولیه توسط خورشید تبخیر شده یا توسط بادهای خورشیدی پراکنده شده است. تئوری دیگر می‌گوید شاید براثر برخورد جرم بزرگی به عطارد، بیشتر لایه‌های بیرونی نرم‌تر آن از بین رفته و هسته محکم‌تر آن باقی مانده است. ازآنجایی که بخشی از گوشته و پوسته همچنان باقی است، برخورد ممکن است به نوعی اتفاق افتاده باشد که برخی از لایه‌های اصلی عطارد را حفظ کرده باشد.

اولین ماموریت به عطارد، مارینر ۱۰ در سال ۱۹۷۳ انجام شد و نشان می‌داد این سیاره دارای میدان مغناطیسی است. این کشف برای جامعه علمی حیرت‌آور بود، زیرا تصور می‌کردند چنین سیاره کوچکی به سرعت سرد و سفت شده و فاقد میدان مغناطیسی باشد. وجود مغناطیس‌کره نشان می‌دهد بخشی از هسته عطارد هنوز درحال خروشیدن است.

میدان مغناطیسی عطارد تقریبا ۱۰۰ برابر ضعیف‌تر از میدان مغناطیسی زمین است. فعالیت مغناطیسی ضعیف به این معنا است که این سیاره در انتهای مرحله تکامل خود قرار دارد تا به سیاره مرده‌ای مانند مریخ تبدیل شود.

در دهه ۲۰۱۰ ماموریت دوم عطارد نشان داد میدان مغناطیسی این سیاره تعادلی ندارد. قطب جنوب مغناطیسی روی قطب جنوب جغرافیایی قرار ندارد، بلکه در یک پنجم مسیر درون سیاره مدفون شده است.

آنتونیو جنوا، مهندس هوافضا که در دانشگاه ساپینزای رم به مطالعه زمین‌سنجی و ژئوفیزیک مشغول است، می‌گوید میدان مغناطیسی بینش‌هایی درمورد درون سیاره و تاریخ آن ارائه می‌دهد و نشان می‌دهد سرعت چرخش درونی آن در طول میلیاردها سال چقدر کم شده است.

عطارد دارای جو رقیقی است که نمی‌توان آن را اتمسفری واقعی درنظر گرفت. درعوض، دانشمندان این لایه نازک از گاز را اگزوسفر می‌نامند که در آن گاز چنان رقیق است که چیزی مانند فشار اتمسفر در آن قابل اندازه‌گیری نیست.

اخترشناسان در دهه ۱۹۸۰ در اگزوسفر عطارد سدیم، پتاسیم و کلسیم اتمی، فلزاتی با سیگنال‌های انتشار قوی را شناسایی کردند که از روی زمین توسط تلسکوپ قابل مشاهده هستند. این عناصر فلزی معمولاً به‌عنوان گاز درنظر گرفته نمی‌شوند، اما درنتیجه‌ی برخورد ذرات خورشیدی و شهاب‌سنگ‌ها به سطح سیاره، به آسمان سیاره راه پیدا می‌کنند.

بادهای خورشیدی به اگزوسفر حاصل نفوذ می‌کنند و تعامل بین گازها و ذرات پرتاب شده از خورشید، دنباله درخشانی به طول ۲۴ میلیون کیلومتر پشت عطارد ایجاد می‌کند. دنباله بسته به نزدیکی عطارد به خورشید به صورت فصلی کوتاه و بلند می‌شود. اگر روی عطارد ایستاده باشید و در زمان مناسب سال به بالا نگاه کنید، دنباله‌ی بلند عطارد به صورت درخشش نارنجی رنگی در آسمان ظاهر می‌شود.

سیاره‌ای که دقیقاً نزدیکی خورشید قرار دارد، نباید آب و یخ داشته باشد یا حداقل پژوهشگران این‌طور فکر می‌کردند. اما در دهه ۱۹۹۰ دانشمندان در گلدستون در کالیفرنیا و تلسکوپ رادیویی آرسیبو در پورتوریکو جریانی از سیگنال‌های راداری را به سمت عطارد هدایت کردند. آن‌ها از مشاهده دو نقطه بازتابشی روشن در قطب‌ها که احتمالا ذخایر یخ بودند، حیرت‌زده شدند.

در سال ۲۰۱۲، فضاپیمای مسنجر تایید کرد یخ‌ها در قطب شمال عطارد آب منجمد است. اندازه‌گیری‌های لیزری روی سطح مواد غنی از کربن را روی سطح شناسایی کرد که یخ زیر آن را عایق می‌کند.

عطارد توانسته است آب خود را حفظ کند، زیرا حباب‌های حاوی یخ زیر سایه‌های دائمی آن قرار دارد. این سیاره نسبت به مدارش در اطراف خورشید، کاملا عمودی می‌چرخد؛ بدان معنا که دهانه‌های برخوردی نزدیک قطب‌ها دارای قسمت‌های درونی هستند که هرگز نور روز را نمی‌بینند. دمای درون این شکاف‌ها منهای ۱۷۰ درجه سانتیگراد، یعنی نزدیک دمایی است که گاز نیتروژن در آن مایع می‌شود. شان سولومون، دانشمند سابق سیاره‌شناس در دانشگاه کلمبیا و محقق اصلی مأموریت مسنجر، می‌گوید: «آنجا به اندازه‌ای سرد است که یخ بتواند در بازه‌های زمانی زمین‌شناسی پایدار بماند.»

مانند بسیاری از سیارات سنگی دیگر، آب روی عطارد احتمالا از سیارک‌هایی آمده است که روی سطح خشکی فرود آمده‌اند. این آب درون دهانه‌های عطارد که از دوران اولیه تغییری نکرده است، پنهان شده است.

در سایر سیاره‌های زمین‌سان در منظومه شمسی، فرایندهای زمین‌شناسی مانند چرخش آب‌وهوایی، آب‌های خارج‌شده را در کل سیاره پخش کرده است. سولومون می‌گوید اگر دانشمندان بخواهند از یخ باستانی دست‌نخورده در منظومه شمسی نمونه‌برداری کنند، احتمالا بهترین منبع قطب‌های عطارد است.

هنگامی که فضاپیمای مسنجر مواد فرار را در دنیای سوزان عطارد شناسایی کرد، عطارد دوباره انتظارات دانشمندان را زیر سوال برد. مواد فرار مواد شیمیایی هستند که می‌توانند در تغییر دمایی کوتاه، بین فازهای جامد و گاز تغییر حالت دهند.

قبلا ثابت شده بود عطارد دارای آب محفوظ است، اما ماموریت مسنجر عناصر دیگری مانند گوگرد، پتاسیم و کلر را شناسایی کرد که به‌راحتی در دمای نسبتا بالا تبخیر می‌شوند. این مواد فرار در سراسر سطح سیاره پخش شده‌اند.

عطارد با توجه به اندازه‌اش نسبت‌به سایر سیاره‌های زمین‌سان منظومه شمسی که دورتر ار خورشید و بنابراین بسیار سردتر هستند، دارای مقادیر بالاتری از مواد فرار است. این موضوع که مواد فرار از کجا می‌آیند و عطارد چگونه آن‌ها را حفظ کرده است، هنوز از موضوعات موردبحث در میان دانشمندان است.

برخی از پژوهشگران فکر می‌کنند مواد فرار در تاریخ اخیر از زیر سطح آمده‌اند، درحالی‌که برخی دیگر فکر می‌کنند مواد شیمیایی از دوران جنینی عطارد روی سطح آن باقی مانده‌اند.

وجود مواد فرار روی عطارد سوال‌هایی را ایجاد می‌کند. برای مثال، اگر سیاره‌هایی که به ستاره‌های خود نزدیک هستند، دارای مواد فرار خصوصا آب باشند آیا این مناطق می‌توانند سکونت‌پذیر باشند؟ به‌گفته‌ی دومینگو عطارد نشان می‌دهد سیاره‌های نزدیک به خورشید را نباید نادیده گرفت.

عطارد دارای فرورفتگی‌های نامنظمی روی سطح خود است. مارینر ۱۰ اولین بار در سال ۱۹۷۵ آن‌ها را آشکار کرد. سپس مسنجر از این مناطق تصاویری با وضوح بالا ثبت کرد. فرورفتگی‌ها از چند متر تا بیش از ۱٫۶ کیلومتر عرض دارند و عمق آن‌ها به ۳۶ متر هم می‌رسد.

دانشمندان بر این باورند که حفره‌ها ممکن است براثر خروج مواد فرار ایجاد شده باشد. ازآن‌جایی که عطارد بدون اتمسفر دارای باد یا بارانی نیست که زمین را بکند، ویژگی‌های سطحی مانند گودال‌ها می‌توانند درنتیجه‌ی فرایندهای دیگری مانند نشت مواد فرار از خشکی به درون فضا شکل بگیرند.

حفره‌ها سازندهای نسبتا جوانی هستند که در مقایسه با دهانه‌های برخوردی چهار میلیارد ساله روی عطارد به‌طور متوسط حدود ۱۰۰ هزار سال عمر دارند. دانشمندان فکر می‌کنند حفره‌ها هنوز درحال شکل‌گیری هستند. این حفره‌ها فقط در عطارد دیده شده‌اند. به‌نظر می‌رسد اجرام دیگر منظومه شمسی چنین آثاری را نداشته باشند.

در سال‌های اخیر، دانشمندان ساختارهای دیگری را نیز روی عطارد شناسایی کرده‌اند: برآمدگی‌های نامنظمی که بخش وسیعی از سطح آن را پوشانده‌اند. برخی از پژوهشگران بر این باورند که این زمین‌های ناهموار ناشی از جریان مواج مواد فرار از اعماق سیاره است. دانشمندان دیگر فکر می‌کنند ناهمواری‌ها ناشی از برخورد موج‌دار یک سیارک بوده است.

توپوگرافی عطارد سرنخ‌هایی را ارائه می‌دهد که آتشفشان‌ها زمانی گدازه‌هایی را روی سطح این سیاره پرتاب کرده‌اند. فضاپیمای مسنجر دشت‌های درخشانی را که در سطح عطارد پراکنده‌اند، به‌خوبی نشان داد. گدازه‌های انباشته‌شده روی دهانه‌ها و برآمدگی‌های قدیمی‌تر صاف شده و دشت‌ها را تشکیل داده‌اند. پژوهشگران فکر می‌کنند آتشفشان فعالی که روی عطارد قرار داشت، بین ۱ میلیارد تا ۳٫۵ میلیارد سال پیش به خاطر خنک شدن و انقباض سیاره غیرفعال و مسیرهای خروج ماگما مسدود شد.

عطارد همچنین نشانه‌هایی فعالیت آتشفشانی انفجاری را نشان می‌دهد. گودال‌های نامنظم با طول چندین کیلومتر و بیش از سه کیلومتر عمق به آتشفشان‌های آذرآواری باستانی اشاره دارند که موجب تخریب خود شده‌اند. در اطراف گودال‌ها رسوباتی وجود دارد که بنا به باور پژوهشگران، درنتیجه‌ی انفجارهای آتشفشانی خارج شده‌اند. این نوع انفجارهای آتشفشانی احتمالا ناشی از مواد فرار زیر زمین هستند. وقتی این مواد شیمیایی مدفون به سطح می‌آیند، حجم آن‌ها افزایش می‌یابد. درنهایت، افزایش فشار گازها موجب می‌شود آتشفشان حالت انفجاری پیدا کند.

دانشمندان بپی کلمبو امیدوارند اطلاعات بیشتری دراین‌باره به دست آورند که مواد فرار روی سیاره عطارد از کجا می‌آیند. نقشه‌برداری از مواد فرار در سطح سیاره سرنخ‌هایی مورد نحوه رسیدن آن‌ها به آنجا ارائه می‌دهد. منشا مواد فرار یکی از موضوعات اصلی اکتشافات فضایی است.