چه می‌شد اگر زمین مانند زحل حلقه داشت؟

سیاره‌ای حلقه‌دار می‌تواند باعث زیبایی آسمان شب شود. صادقانه بگوییم، سیاره زحل ۹۰ درصد از زیبایی خود را مدیون حلقه‌هایش است، وگرنه خود این سیاره شاخصه‌ی جوی چشمگیری ندارد. زمین هم زیبایی‌های خود را دارد؛ اما فرض کنید سیاره ما هم حلقه داشت. زیبایی باید در نگاه بیننده باشد نه در آنچه به آن می‌نگرد. با این‌‌حال تا به‌حال از خود پرسیده‌اید، اگر زمین حلقه داشت، چه اتفاقی برای آن می‌افتاد؟

حلقه‌ها از اجرام جامدی به وجود می‌آیند که بیش‌ازحد به یک سیاره نزدیک می‌شوند. محدوده‌ای به نام حد روشه وجود دارد که درون آن نیروهای کشندی جرم اصلی (در این نمونه زمین) به قدری قوی هستند که می‌توانند یک قمر را متلاشی کنند. حد روشه به شعاع جرم اولیه و چگالی دو جرم وابسته است و درنتیجه مقداری واحد نیست.

اگر بر اساس تعریف حد روشه، زمین و ماه را درنظر بگیریم، ماه برای اینکه دچار فروپاشی نشود می‌تواند تا فاصله‌ی ۹۵۰۰ کیلومتری به زمین نزدیک شود. اگر حلقه‌های یخی بخواهیم، باید به دنبال تخریب قمری یخی باشیم که این نمونه برای زحل امکان‌پذیر است نه زمین.

فرض کنید بخواهید حلقه‌هایی را به زمین هدیه بدهید و ماه را هم سرجای خود حفظ کنید. برای مثال به دنبال حلقه‌ای یخی مانند حلقه‌ی زحل هستید. بهترین راه این است که قمری یخی با چگالی مشابه انسلادوس، قمر زحل داشته باشیم. این قمر باید تا فاصله‌ی ۵۳۰۰ کیلومتر به زمین نزدیک شود تا متلاشی شود. از سویی برای این کار به قمری به بزرگی ماه نیاز ندارید. یک دنباله‌دار بزرگ هم برای ساخت حلقه‌ای زیبا در اطراف زمین کافی است.

با این‌حال حلقه دارای یک مشکل است. یخ به خوبی در مدار زمین دوام نمی‌آورد. به همین دلیل است که اجرام منظومه‌ی شمسی داخلی بسیار خشک هستند. در نتیجه شاید بهتر باشد به حلقه‌ی سنگی بسنده کنیم که به اندازه‌ی حلقه‌های یخی درخشان نیست. با این‌حال ماه که تماما سنگی است، یک دهم از نور دریافتی خود را منعکس می‌کند و برای ساخت حلقه‌های درخشان کافی است.

برای ساخت حلقه همچنین می‌توان یک سیارک با ابعاد مناسب را به شکل امن در فاصله‌ی نزدیک به زمین قرار دارد. مواد خام مورد نیاز را می‌توان در یک جرم کوچک پیدا کرد و با قرار دادن آن در فاصله‌ی مناسب به هدف دلخواه رسید. در این شرایط نیروهای کشندی کار خود را می‌کنند و به‌مرور زمان حلقه‌ی زیبایی شکل می‌گیرد. این روش برای جرم‌های بزرگ و کوچک کار می‌کند. سیارک‌هایی مثل چاریکلو دارای حلقه‌ هستند که می‌توانند تا ۱۰ میلیون سال دوام بیاورند.

در این آزمایش ذهنی مواردی مثل پایداری حلقه‌ها، ابعاد ذره‌های سازنده‌ی حلقه و همچنین وجود قمرهای چوپان اهمیت زیادی دارند. قمرهای چوپان اجرام کوچکی هستند که به تعادل نیروها کمک می‌کنند.

حلقه‌ها دائمی نیستند. حلقه‌های زحل تنها ۴۰۰ میلیون سال قدمت دارند و ممکن است حتی جوان‌تر باشند. شاید این مقیاس زمانی برای انسان بسیار زیاد به نظر برسد، اما در بازه‌ی ۴٫۵ میلیارد سال تنها ۱۰ درصد از عمر زحل را دربر می‌گیرد. در نتیجه این شاخصه موقتی است.

نابودی حلقه‌ها هم به‌تدریج رخ می‌دهد. برخی ذره‌ها می‌گریزند، اما تعداد زیادی از آن‌ها مانند باران روی خود سیاره فرود می‌آیند. بخش داخلی حلقه‌ها هم باران شهابی همیشگی را ایجاد می‌کنند که روی استوا فرود می‌آیند.

در زحل زوال تدریجی حلقه‌ها باعث افزایش دمای بخش مشخصی از جو فوقانی این سیاره می‌شود. احتمال وقوع این اتفاق برای زمین هم وجود دارد. کم‌ترین ارتفاع برای حلقه‌ها می‌تواند به ۱۰۰۰ کیلومتر برسد. ذرات زیر این ارتفاع خیل سریع توسط جو بسیار رقیق به پایین کشیده می‌شوند.

پیامدهای باران حلقه‌ها نامشخص است، زیرا با این مسئله در واقعیت روبه‌رو نشده‌ایم. قطعا اثر پیوسته‌ی آن‌ها بر جو فوقانی حس خواهد شد و البته تنها مناطق استوایی تحت تأثیر این اتفاق قرار نمی‌گیرند، زیرا تمام نقاط دنیا با یکدیگر در ارتباط‌اند و گرمایش در استوا بر کل زمین تأثیر خواهد گذاشت.

به نظر می‌رسد حلقه‌سازی کاری دردسرساز باشد. اگر بخواهیم شاهد چنین اتفاقی برای یک سیاره سنگی باشیم، بهتر است منتظر مریخ بمانیم. در کمتر از ده میلیون سال، قمر فوبوس مریخ توسط این سیاره متلاشی خواهد شد و سیستمی حلقوی با وجود تمام خطرها و زیبایی‌ها در اطراف آن شکل خواهد گرفت.