چگونه پلوتو بزرگ‌ترین قمر خود، شارون، را به‌دست آورد؟
رکنا علمی: شبیه‌سازی جدیدی از رایانه، دیدگاه تازه‌ای درباره چگونگی به‌دست آوردن قمر بزرگ و غیرعادی پلوتو، شارون، ارائه می‌دهد و نشان می‌دهد که برخوردی آرام و موسوم به «بوسه و به‌اسارت‌درآمدن» میلیاردها سال پیش، این دو جهان را ابتدا به هم پیوند داد و سپس در مدار از هم جدا کرد.
به گزارش گروه ترجمه رکنا به نقل از ساینس نیوز، دانشمندی با بهره‌گیری از شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای راز شکل‌گیری شارون را فاش کرد.
آدین دِنتون، دانشمند جوان علوم سیاره‌ای، نخستین بار در دوره کارآموزی دانشجویی خود در مؤسسه علوم ماه و سیاره‌شناسی در شهر هیوستون، مجذوب پلوتو شد. آن زمان تابستان سال ۲۰۱۵ بود و فضاپیمای «نیو هورایزنز» در حال عبور از کنار این سیاره کوتوله بود. دِنتون می‌گوید: «پرواز از کنار پلوتو اتفاق افتاد و من دقیقاً در زمان و مکان مناسب قرار داشتم — کاملاً آماده بودم تا شیفته‌اش شوم. و همین‌طور هم شد.»
از آن پس، پلوتو به محور اصلی دنیای علمی او بدل شد. او با اجرای شبیه‌سازی‌های پیچیدهٔ رایانه‌ای تلاش کرد دریابد چگونه برخورد اجرام آسمانی ممکن است تاریخ و ساختار پلوتو را شکل داده باشد. نتایج بخشی از پژوهش‌های او نشان می‌دهد که پلوتو قمر بزرگ خود، شارون، را از طریق برخوردی موسوم به «بوسه و به‌اسارت‌درآمدن» به‌دست آورده است. افزون بر این، به باور او، شکل قلبی‌رنگ موجود بر سطح پلوتو می‌تواند بقایای سنگیِ یک برخورد کهن را در دل خود پنهان کرده باشد.
دِنتون اکنون برای مدتی از مطالعه پلوتو فاصله گرفته است. او در سال گذشته به‌عنوان «ستاره‌شناس مقیم» در پارک ملی گرندکنیون فعالیت داشت و در آنجا، با بهره‌گیری از پیشینه خود در رقص، اثری هنری طراحی کرد که تاریخ این درهٔ عظیم را با کاوش‌های فضایی پیوند می‌داد. در حال حاضر، او پژوهش‌های خود را بر قمرهای زحل متمرکز کرده و به‌ویژه به این پرسش می‌پردازد که چرا «انسلادوس» با چشمه‌های یخی خود از نظر زمین‌شناسی بسیار فعال‌تر از سایر قمرهای این سیاره است. دِنتون می‌گوید: «در منظومه شمسی اجرام شگفت‌انگیز بسیاری وجود دارد که ما هنوز شناخت بسیار اندکی از آن‌ها داریم.»
او درباره لحظه‌ای که برای همیشه مسیر علمی‌اش را تغییر داد، چنین توضیح می‌دهد: «در همان روزی که نخستین تصاویر از پلوتو دریافت شد آنجا بودم. تصویری شگفت‌انگیز با شکل قلب و رنگ‌های خیره‌کننده. با خودم گفتم: پلوتو حیرت‌انگیز است! چطور ممکن است در چنین فاصله‌ای از خورشید تا این اندازه از نظر زمین‌شناسی فعال باشد؟ هیچ منبع انرژی مستقیمی ندارد و با این حال، پویاست. همان لحظه تصمیم گرفتم راز آن را کشف کنم.»
دِنتون درباره تمرکز اصلی پژوهش‌هایش می‌گوید: «به دنبال درک منشأ پلوتو و قمر بزرگش، شارون، هستم، زیرا این قمر به‌طور غیرعادی بزرگ است — تقریباً یک‌سوم اندازه پلوتو — و از این نظر شبیه‌ترین نمونه به ماه زمین به‌شمار می‌رود. نظریه غالب درباره منشأ چنین قمرهایی این است که جسمی بزرگ به سیاره برخورد کرده و مواد پرتاب‌شده در نهایت قمر را تشکیل داده‌اند. درباره پلوتو و شارون نیز احتمالاً چنین فرآیندی رخ داده است، هرچند تفاوت‌های چشمگیری میان این سامانه و سامانه زمین–ماه وجود دارد.»
او ادامه می‌دهد: «پلوتو تنها ۱۷ درصد اندازه ماه زمین است، بنابراین دینامیک برخورد در آن بسیار ملایم‌تر است. ما سال‌ها تلاش کرده‌ایم شبیه‌سازی‌هایی انجام دهیم تا بتوانیم نحوه شکل‌گیری این سامانه را بازسازی کنیم. اغلب این تلاش‌ها صرفاً با کوچک‌سازی مدل زمین–ماه انجام شده‌اند، اما من کوشیدم عناصر واقع‌گرایانه‌تری از رفتار زمین‌شناختی را وارد معادلات کنم تا نتایج دقیق‌تر به‌دست آید.»
به گفته او، زمانی که دو جرم در فضا با یکدیگر برخورد می‌کنند، در واقع تحت تأثیر جاذبه متقابل به سوی هم شتاب می‌گیرند و نه به معنای سنتی فشرده شدن. این تفاوت، اثر چشمگیری بر نحوه شکل‌گیری و جدایی آن‌ها دارد. دِنتون توضیح می‌دهد: «در مدل ما، شارون از یک سو به پلوتو نزدیک می‌شود و در نتیجهٔ برخورد، تا اندازه‌ای درون آن فرو می‌رود. پلوتو در برابر تغییر شکل مقاومت می‌کند و در نتیجه، دو جرم برای مدتی به هم می‌چسبند — همان مرحله‌ای که ما آن را "بوسه" می‌نامیم. سپس، به دلیل چرخش اولیه پلوتو، نیروی گشتاور باعث جدا شدن تدریجی شارون می‌شود و در نهایت به‌صورت قمری مستقل در مدار پلوتو قرار می‌گیرد.»
او این پدیده را در چارچوب «آخرین مرحله شکل‌گیری سیارات» توصیف می‌کند — دوره‌ای که در آن برخوردهای عظیم میان اجرام بزرگ، نقشی اساسی در تکامل منظومه شمسی ایفا کردند. بااین‌حال، میلیاردها سال از آن دوران گذشته است و بازسازی مسیر تحول این سامانه تا امروز، کاری بسیار پیچیده است.
دِنتون در توضیح دشواری این مطالعات می‌گوید: «تشکیل یک گودال برخوردی ممکن است در چند ثانیه یا ساعت رخ دهد، اما فرایندهای زمین‌شناسی پس از آن میلیون‌ها سال به طول می‌انجامد. بنابراین، شبیه‌سازی هر دو مرحله به‌طور همزمان با فناوری فعلی ممکن نیست.»
او در ادامه به تجربه‌های شخصی خود اشاره می‌کند: «مدتی آن‌قدر درگیر اجرای مدل‌ها و تحلیل داده‌ها بودم که زندگی‌ام کاملاً تحت‌تأثیر قرار گرفت. در علم، اغلب به ما گفته می‌شود که برای موفقیت باید تمام زندگی را وقف کار کرد، حتی به قیمت از دست دادن سلامت. من آن را امتحان کردم، اما نتیجه خوبی نداشت. وقتی یاد گرفتم میان زندگی و پژوهش تعادل برقرار کنم، توانستم بهترین کارهای علمی‌ام را انجام دهم.»
دِنتون در پایان می‌گوید: «علم در گذشته برای گروه خاصی از افراد طراحی شده بود، اما امروز دوران تازه‌ای آغاز شده است. اکنون بسیاری از افرادی که پیش‌تر در جامعه و در علم نادیده گرفته می‌شدند، وارد این عرصه می‌شوند. من نیز بخشی از این جریان هستم و باور دارم هر کسی که در این مسیر پیش رفته، مسئول است راه را برای نسل بعدی هموارتر کند. من از پژوهش‌های خود لذت می‌برم و تا زمانی که بتوانم، آن را ادامه خواهم داد. مهم‌ترین هدفم این است که همچنان با شوق و تعادل به علم بپردازم و این مسیر را تا جای ممکن طولانی کنم.»
ارسال نظر