سیاره کوتوله چیست؟ سیاره بودن یا نبودن؛ مسئله این است!

3
زمان مطالعه: 10 دقیقه

سیاره کوتوله چیست؟ به چه اجرامی سیاره کوتوله گفته می‌شود و چه خصوصیاتی دارد؟ سیاره کوتوله به جرمی آسمانی گفته می‌شود که فاقد اندازه کافی برای سیاره بودن است و در عین حال آن‌قدر هم کوچک نیست که رده اجرام کوچکی مثل دنباله‌دارها گنجانده شود. آیا تعداد سیارات منظومه شمسی را می‌دانید؟

ویکی‌پدیا در تعریف سیاره کوتوله می‌نویسد؛ این تعبیر خاصی است که اتحادیه بین‌المللی اخترشناسی (International Astronomical Union) که مرجع رسمی برای نوآوردن زبان‌زدها و واژه‌های مربوط به اخترشناسی است به جرمی آسمانی اطلاق کرده که در منظومه شمسی دارای ۴ ویژگی است؛ در مداری مشخص به دور خورشید بچرخد؛ آن‌قدر جرم دارد که باعث می‌شود خودگرانی آن بر نیروهای جسم صلب غلبه کرده و جسمی را با تعادل هیدرواستاتیک (تقریبا گِرد) به وجود آورد؛ تمام مسیر (مدار) پیمایش خود را از اجرام ریز و درشت جارو نکرده باشد (آن‌ها را جذب و یا دفع نکرده است)؛ قمر و یا یک سیاره نباشد.

آیا پلوتو سیاره کوتوله است؟

در‌حال‌حاضر معروف‌ترین سیاره کوتوله منظومه شمسی پلوتون یا همان پلوتو (Pluto) است. البته دانشمندان رقم بسیار بیشتری برای تعداد سیاره های کوتوله منظومه شمسی تخمین می‌زنند. برای پلوتو مسئله این است؛ سیاره بودن یا نبودن!

در سال‌های اخیر بر سر این پرسش که آیا می‌توان پلوتو را سیاره قلمداد کرد یا خیر، جنجال‌های بسیاری بوده است. پلوتو را دیگر نمی‌توان در میان اجرام بزرگ منظومه شمسی به عنوان سیاره نهم به حساب آورد، به‌جایش این جرم نسبتا کوچک را باید در زمره‌ اجرامی دانست که نام سیاره کوتوله را یدک می‌کشند.

وقتی در سال ۲۰۱۵ کاوشگر نیو هورایزنز (New Horizons) ناسا از کنار پلوتو گذشت، این بحث مجددا به‌نقل محافل علمی بدل شد. کاوشگر مذکور، پیچیدگی‌های زمین شناسی شگفت‌انگیزی درباره سیاره کوتوله پلوتو کشف کرد. از‌همین‌رو از سال ۲۰۱۷ برخی محققان این ماموریت در تلاش هستند تا لقب سیاره را باردیگر به پلوتو بازگردانند.

سیاره های کوتوله

تعداد سیاره‌های کوتوله در منظومه شمسی

دانشمندان گمان می‌کنند که بیش‌ از ۲۰۰ سیاره کوتوله می‌تواند در منظومه شمسی و بالاخص در کمربند کویپر (Kuiper Belt) وجود داشته باشد. اما ممکن است تفاوت میان یک سیاره و یک سیاره کوتوله چندان هم مشخص نباشد. اتحاد بین‌المللی ستاره‌ شناسان سیاره را جرمی تعریف می‌کنند که دارای این مشخصات باشد؛ در مدار خورشید می‌گردد؛ مقدار کافی گرانش دارد تا حالت کروی خودش را حفظ کند (یا به عبارت بهتر تعادل هیدرواستاتیکی داشته باشد)؛ مدار خود را از اجرام کوچک عاری کند.

مشخصه آخر وجه بزرگ تمایز میان یک سیاره و یک سیاره کوتوله‌ است؛ گرانش یک سیاره، نیروی لازم برای جذب و دفع اجرام کوچکی را که در مسیر مدارش قرار می گیرند، دارد، اما نیروی گرانش یک سیاره کوتوله قادر به انجام چنین کاری نیست.

در سال ۲۰۱۴، اتحادیه بین‌المللی ستاره شناسان، اجرام پلوتو، اریس (Eris)، سرس (Ceres)، هائومیا (Haumia) و ماکه‌ماکه (Makemake) را به عنوان سیاره کوتوله قلمداد کردند. اما اینها تنها سیارات کوتوله منظومه شمسی نیستند. دو جرم کوچک سدنا (Sedena) و کواوآر (Quaoar)، در آنسوی مدار پلوتو و جرم  ۲۰۱۲ VP113 نیز سیاره کوتوله طلقی می‌شوند.برآوردها براین است که جرم VP113 2012 یکی از دورترین مدار‌های کشف شده را داراست که تا آنسوی لبه فرضی منظومه شمسی امتداد دارد.

همچنین بر اساس رصد‌های صورت گرفته در سال ۲۰۱۷، جرم دی‌دی‌ (DeeDee) را نیز می‌توان به عنوان سیاره کوتوله در نظر گرفت. بر اساس گفته‌های ناسا، دانشمندان معتقدند هنوز بیش از ۱۰۰ مورد سیاره کوتوله دیگر در انتظار کشف شدن هستند. بااین‌حال بحث پیرامون سیارات کوتوله به ویژه در مورد پلوتو کماکان داغ است. ریشه اصلی تمام این گفتگوها این است که یک سیاره الزاما باید محیط اطراف خود را از اجرام کوچک دیگر پاکسازی کند.

آلن استرن (Alan Stern)، محقق اصلی ماموریت نیو هورایزنز، در سال ۲۰۱۱ عنوان کرد: «در هیچ مقوله‌ علمی دیگری تاکنون با بحثی در این اندازه مضحک مواجه نبودم. یک رودخانه، بدون توجه به اینکه آیا در کنار آن یک رودخانه دیگر نیز وجود دارد یا خیر، یک رودخانه است.

ما در دنیای علم، هرچیزی را به توجه به ویژگی‌هایش نامگذاری می‌کنیم، نه بر اساس چیزهای موجود در پیرامون آن.» اما سوالی که به این زودی‌ها قابل پاسخگویی نخواهد بود این است که آیا یک سیارات کوتوله‌ گونه‌ای کاملا مجزا از سیارات هستند یا می‌توان آن‌ها را همراه با سیارات طبقه‌بندی کرد؟

آیا سیارات کوتوله طبقه‌ای مجزا از سیارات هستند؟

سرس (Ceres) جزو اولین و کوچکترین سیارات کوتوله‌‌ای محسوب می‌شود که تاکنون رصد شده است. جوزپه پیاتزی (Giuseppe Piazzi)، ستاره‌شناس ایتالیایی، در سال ۱۸۰۱ بر اساس این پیش‌بینی که فاصله میان مریخ و مشتری احتمالا باید شامل یک سیاره دیگر نیز بشود، موفق یه کشف سرس شد. این سیاره کوتوله دارای ۹۵۰ کیلومتر شعاع و جرمی معادل ۱۵ هزارم درصد جرم زمین است. داخل سیاره مشتری چگونه است؟

در حقیقت سرس کوچکتر از آن است که بتوان آن را به عنوان سیاره کوتوله و یا سیارک طبقه بندی کرد. در ادبیات علمی، سرس را بعنوان یکی از بزرگترین سیارک‌ها قلمداد می‌کنند. اگرچه سرس جرمی در حدود یک چهارم جرم کل کمربند سیارکی دارد، اما هنوز هم حدود ۱۴ بار کم‌جرم‌تر از پلوتو است.

سرس برخلاف همسایه‌های سیارکی‌اش شکلی تقریبا گرد دارد. این سیاره کوتوله سنگی ممکن است در زیر پوسته خود آب یخ‌زده داشته باشد. در سال ۲۰۱۴، تلسکوپ فضایی هرشل (Herschel) متعلق به آژانس فضایی اروپا (ESA) خروج بخار آب با فشار زیاد را در سطح برخی مناطق سرس گزارش کرد.

کاوشگر رباتیک دان (Dawn) ناسا که در سال ۲۰۱۵ به سرس رسید، ویژگی‌های برجسته زیادی از جمله نقاط درخشان متنوع را در سطح آن نمایان کرد. در موردی دیگر در سال ۲۰۱۴ رصدخانه فضایی هرشل موفق به ثبت شواهدی از وجود بخار آب در این سیاره کوتوله شد.

سیاره کوتوله سرس
سیاره کوتوله سرس

شناخته‌شده‌ترین سیاره کوتوله

پلوتو از شناخته‌شده‌ترین سیاره کوتوله است و وقتی در سال ۱۹۳۰ کشف شد، تا مدت‌ها بعد یعنی تا سال ۲۰۰۶ نهمین سیاره منظومه شمسی قلمداد می‌شد. مدار پلوتو بسیار متغیر است، به‌طوری‌که در بعضی مواقع بیشتر از سیاره هشتم، نپتون، به خورشید نزدیک می‌شود. در سال ۲۰۰۶ پس از کشف چندین جرم صخره‌ای با اندازه‌ای برابر و یا بزرگتر از پلوتو، اتحادیه بین‌المللی ستاره‌شناسان برآن شد تا پلوتو را به‌عنوان یک سیاره کوتوله طبقه‌بندی کند.

جالب اینجاست که پلوتو با اینکه جرمی معادل ۰.۲ درصد جرم زمین و یا ۱۰ درصد جرم ماه را دارد، از نیروی گرانش کافی برای به دام انداختن ۵ قمر خود برخوردار است. پلوتو و بزرگترین قمر آن یعنی چارون‌ (Charon) حول یک نقطه مرکزی، مستقل از جرم پلوتو، به دور یکدیگر می‌چرخند؛ از همین رو برخی این دو جرم را به عنوان یک سیستم دوتایی قلمداد می‌کنند.

وقتی کاوشگر نیو هورایزنز از نزدیکی پلوتو گذشت، از نکاتی جالب زیادی پیرامون این جرم پرده برداشت. به‌عنوان مثال باید بدانیم که نبود حفره در سطح پلوتو حاکی از سن نسبتا کم آن است. از دیگر یافته‌های کاوشگر ناسا می‌توان به وجود کوه‌هایی با ارتفاع ۳۵۰۰ متر و نیز مه‌گرفتگی‌های اطراف سطح پلوتو اشاره کرد.

سیاره پولوتون
سیاره کوتوله پولوتو یا پولوتون

سیاره کوتوله اریس

وقتی وجود سیاره کوتوله اریس (Eris) برای اولین‌ بار به‌اثبات رسید، به‌نظر می‌آمد که بزرگترین سیاره کوتوله منظومه شمسی باشد، زیرا ۲۷ درصد پرجرم‌تر از پلوتو است و شعاعی در حدود ۲۳۰۰ تا ۲۴۰۰ کیلومتر دارد. کشف اریس سبب شد تا اتحادیه بین‌المللی ستاره شناسان (IAU) در تعریف بنیادین سیاره تجدید نظر داشته باشند. رصد‌های بیشتر نشان داد که سیارات کوتوله عمدتا کوچک‌تر از پلوتو هستند.

مدار اریس با اینکه بیش از سه برابر بزرگتر از مدار پلوتو است، اما همانند آن آشفتگی بسیاری دارد؛ به‌گونه‌ای که از کنار پلوتو گذر کرده و نیز مدار سیاره نپتون را در محلی قطع می‌کند. شعاع زیاد مدار اریس سبب شده است که برای گشتن به دور خورشید به ۵۵۷ سال زمینی زمان نیاز داشته باشد. در دورترین نقطه مدارش، اریس و قمر آن، دسمونیا (Dysmonia)، درآن‌سوی کمربند کویپر (بیش از ۶۰ واحد نجومی دورتر از خورشید) حرکت می‌کنند.

در سطح اریس به قطر ۱ میلیمتر، به‌احتمال زیاد لایه‌ای غنی از نیتروژن و متان وجود دارد. برخی دانشمندان گمان می‌برند این لایه همان اتمسفر اریس است که به حالت فشرده درآمده و هنگامی که این سیاره کوتوله به خورشید نزدیک می‌شود به حالت گازی تبدیل می‌شود.

سیاره کوتوله اریس
سیاره کوتوله اریس

این دو تازه‌ترین سیارات کوتوله کشف‌شده در منظومه شمسی هستند. شکل بیضوی دیگر سیاره کوتوله به‌نام هائومیا یک ویژگی منحصربه‌فرد برای آن به شمار می‌آید، چرا که وجود تعادل هیدرواستاتیکی در یک سیاره کوتوله دور از انتظار است. این شکل دایروی کشیده به سبب چرخش سریع جرم به‌دور خودش ایجاد شده است و نه به دلیل کاستی جرم -اریس یک سوم پلوتو جرم دارد. هائومیا هر چهار ساعت زمینی یکباربه دور خودش می‌چرخد.

به‌نظر می‌رسد این موضوع بدلیل برخوردی باشد که در گذشته صورت گرفته است. همچنین در سطح این سیاره کوتوله مقادیری کریستال‌های یخ و و در برخی نقاط لکه‌های قرمز رنگی به چشم می‌خورند. لازم به ذکر است هائومیا در کنار پلوتو از معدود اجرام کمربند کوئیپر هستند که بیش از یک قمر دارند.

در سال ۲۰۱۶، تنها قمر سیاره کوتوله ماکه‌ماکه رصد شد، یعنی زمانی که حدود یک دهه از کشف این سیاره کوتوله می‌گذشت. شعاع ماکه‌ماکه دو سوم شعاع پلوتو است و کشف قمر آن امکان محاسبه جرم آن را مهیا کرده. ماکه‌ماکه یکی از با ارزش‌ترین اجرام در جامعه ستاره‌شناسی تلقی می‌شود؛ چرا که منجر به تغییری بنیادی در تعریف سیاره شده و باعث گردید تا اخترشناسان در مفاهیم خود تجدید نظر کنند.

اگر قرار بر این باشد که از پلوتو به عنوان یک سیاره نام ببریم، با مقایسه جرم و شعاع آن با ماکه‌ماکه، نتیجه می‌گیریم که می‌توان عنوان سیاره را نیز برای این جرم به کار برد.

شبه پلوتوها

پلوتو، اریس، هائومیا و ماکه‌ماکه را می‌توان در دسته‌ای به نام سیارات کوتوله شبه پلوتو (پلوتوئید‌ها) قرار داد. سرس در این دسته بندی نمی‌گنجد، هرچند که می‌توان آن را کوتوله‌ای سیاره مانند در نظر گرفت. یک پلوتوئید (پلوتو مانند)، سیاره‌‌ کوتوله‌ای است که مدار آن تداخلی با مدار سیاره نپتون ندارد. گاهی‌اوقات می‌توان پلوتوئید‌ها را به جهت اندازه کوچک و دمای پایین سطحشان، کوتوله های یخی نام داد.

شواهدی از وجود برهم‌کنش میان سیارات خارجی منظومه شمسی با پلوتوئید‌ها وجود دارد. تریتون، بزرگترین قمر سیاره نپتون، به احتمال زیاد پلوتوئیدی بوده که در دام گرانش این سیاره افتاده‌ است. حتی در موردی دیگر گمان برده می‌شود که عامل شیب نامانوس محور چرخش اورانوس، نسبت به سایر سیارات، برخورد با یک پلوتوئید بوده باشد.

همانند این دسته از سیارات کوتوله، هنوز هم ممکن است صدها جرم پلوتوئیدی دیگر نیز در منظومه شمسی وجود داشته باشد که هنوز به طور رسمی مورد رصد قرار نگرفته و این عنوان به آن‌ها داده نشده است.

آب در سیارات کوتوله منظومه‌شمسی

سیاره کوتوله پلوتو در حدود پنج میلیارد کیلومتری زمین قرار دارد. پلوتو آن‌قدر کوچک است که حرارت درونی کافی برای گداخته نگه داشتن هسته‌اش ندارد. گرمای داخلی این سیاره که بر اثر فرسایش رادیواکتیو ایجاد می‌شود، یک‌پنجاهم میزان گرمای رادیواکتیو زمین است.

اگر چه این مقدار بسیار کمی به نظر می‌رسد، اما برای ذوب کردن عناصر سبک‌تر و ته‌نشین شدن مواد معدنی سنگین چون سیلیکات‌ها کافی است. در نتیجه این فرایند در پلوتو یک هسته سنگی با ضخامت ۱۷۰۰ کیلومتر که توسط لایه‌ای از آب و یخ به عمق 100 تا 180 کیلومتر احاطه شده است، به وجود آمد.

به گفته ناسا، سطح پلوتو به حدی سرد است که توسط برفی از جنس نیتروژن‌جامد، متان و مونوکسیدکربن پوشیده شده، اما داده‌های طیف سنجی کاوشگر نیوهورایزنز(New Horizons ) نشان می‌دهد که سطح زیرین یا سنگ بستر از جنس یخ‌آب است. گرمای هسته، بخش‌های عمیق‌تر گوشته را به شکل مخلوطی از گل و آب حفظ می‌کند. نبود دهانه‌های برخوردی در ناحیه قلبی شکل موسوم به «تومبو ریگو» (Tombaugh Regio) نشان می‌دهد که سطح پلوتو از نظر زمین‌شناسی فعال بوده و این منطقه جوان کمتر از ۱۰ میلیون سال قدمت دارد.

حوضه آبریز موسوم به اسپوتنیک پلانیتیا (Sputnik Planitia) که نزدیک خط استوای سیاره قرار دارد، دارای دمای پایداری است. طی میلیون‌ها سال، نیتروژن جامد که به احتمال بسیار در برخی جاها چندین کیلومتر ضخامت دارد، در بخش‌های زیرینش با گرمای درونی اندکِ پلوتو گرم شده، شناور می‌شود و به شکل حباب‌هایی بزرگ بالا می‌آید؛ سپس سرد می‌شود و دوباره پایین می‌رود تا چرخه تازه‌ای را آغاز كند.

بر اساس مطالعه‌ای در دانشگاه پردو (Purdue University) آمریکا، این امر نشان می‌دهد اقیانوس زیرینی در سیاره کوتوله پلوتو وجود دارد که مانند ماگمای مذاب در گوشته زمین رفتار می‌کند.

سیاره کوتوله پلوتو سرس

به گفته محققان، اگر پلوتو اقیانوسی فعال داشته باشد، پس ممکن است در کمربند کویپر دنیاهای دیگری که داری آب هستند وجود داشته باشد، در آن صورت تعداد مکان‌های بالقوه قابل سکونت در منظومه شمسی به طور چشمگیری افزایش می‌یابد.

آب در سیاره کوتوله سرس

سیاره کوتوله مذکور از سنگ متخلخل با حدود ۱۰٪ یخ تشکیل شده است. ۴.۵ میلیارد سال قبل و در اوایل شکل‌گیری سرس، گرمای ناشی از فروپاشی رادیواکتیو عناصر سنگین‌تر، یخ‌ها را ذوب کرد؛ در نتیجه بیشتر سنگ به سمت مرکز سرس و هسته آن ته‌نشین شد.

گرمایش درونی برای ذوب کردن لایه‌های بالایی سرس کافی نبود، اما همین گرمای اندک نیز باعث گرم شدن اقیانوس زیرزمینی و گسترش آن شد. در نهایت افزایش حجم این اقیانوس داخلی، ایجاد شکاف در سطح سرس را به دنبال داشت. با گذر زمان، جریان‌های همرفتی، گرما را از هسته گرفته و قسمت داخلی دوباره منجمد شد، اما به نظر می رسد سرس هنوز مقداری آب مایع در لایه‌های زیرین دارد.

تلسکوپ فضایی هرشل (Herschel) آژانس فضایی اروپا در سال ۲۰۱۴ خروج بخار آب از سطح سرس را شناسایی کرد. این اتفاق غیرمنتظره بود، زیرا خروج بخارآب از ویژگی‌های دنباله‌دارها است نه سیارک‌ها. محاسبات نشان می‌داد بخار آب با سرعت ۶ کیلومتر برثانیه به فضا پرتاب می‌شود. مقدار کل آب در گوشته یخی سرس از تمام آب شیرین روی زمین بیشتر بوده، اما تشخیص اینکه چه مقدار از آن مایع می‌باشد دشوار است.

سیاره کوتوله سرس

مطالعه سرس توسط کاوشگر ناسا

کاوشگر داون (Dawn) ناسا در سال ۲۰۱۵ به سرس رسید. داون هنگام نزدیک شدن به سرس، شروع به گرفتن تصاویری از نقاط روشن در سطح سیاره کوتوله کرد. مردم به شوخی می‌گفتند که این نقاط شبیه چراغ‌های موجودات بیگانه است. بعد از بررسی‌ها، دانشمندان احتمال دادند این مناطق روشن از مایعی ایجاد شده‌اند که به سطح نفوذ کرده و تبخیر شده و یک پوسته نمکی درخشان از خود برجای گذاشته است.

دانشمندان با تجزیه و تحلیل داده‌های جمع‌آوری‌شده ماموریت داون به این نتیجه رسیدند که این مایع از مخزن عمیق آب نمک یا آب غنی‌شده از نمک حاصل می‌شود. آن‌ها سپس گرانش سرس را مورد مطالعه قرار دادند تا اطلاعات بیشتری در مورد ساختار داخلی سیاره کوتوله کسب کنند و تشخیص دادند که عمق مخزن آب نمک حدود ۴۰ کیلومتر بوده و صدها مایل نیز وسعت آن است.

اگرچه آب با حیات بر روی زمین در ارتباط است، کشف آب یخ‌زده در سرس نمی‌تواند نشانه‌ای از وجود حیات بر روی این سیاره کوتوله باشد. زیرا در مناطقی که آب یخ‌زده در آن‌ها مشاهده شده دما ۲۱۳- درجه سانتی‌گراد است.

خرید آنلاین برچسب با طرح فضا خرید آنلاین تلسکوپ خرید آنلاین قاب گوشی خرید آنلاین کتاب های نجومی خرید آنلاین کیف با طرح فضا خرید آنلاین لباس با طرح فضا  خرید آنلاین لوازم تحریر با طرح فضا خرید آنلاین ماگ با طرح فضا
منبع techrato
با اشتراک گذاری مطلب از اسپاش حمایت کنید
https://espash.ir/?p=5019
مطالب پیشنهادی اسپاش
اشتراک در
اطلاع از
guest
3 نظرات
بیشترین رأی
تازه‌ترین قدیمی‌ترین
بازخورد (Feedback) های اینلاین
مشاهده همه دیدگاه ها