سحابی خورشیدی: ابر نخستین منظومهی ما
فرضیه سحابی: نقطه آغاز داستان
ایدهای که امروز دانشمندان درباره تشکیل منظومه شمسی قبول دارند، «فرضیه سحابی»۲ نامیده میشود. بر اساس این نظریه، همه چیز با یک ابر مولکولی غولآسا آغاز شد. این ابر که عمدتاً از گاز هیدروژن و هلیوم و مقدار کمی غبار (ذرات جامد ریز) تشکیل شده بود، در فاصلهای از مرکز کهکشان راه شیری در حال حرکت بود. شاید انفجار یک ستاره بزرگ (ابرنواختر۳) در نزدیکی آن، مانند یک موج ضربهی قوی، باعث فشرده شدن بخشی از این ابر واکسیده شد.
با فشرده شدن این بخش، نیروی جاذبه۴ وارد عمل شد. جاذبه، ذرات گاز و غبار را به سمت مرکز ابر کشید. با جمع شدن مواد در مرکز، دما و فشار به شدت افزایش یافت. در همین حال، کل این توده فشرده، مانند یک اسکیتباز که هنگام جمع کردن دستهایش سریعتر میچرخد، شروع به چرخش سریعتر کرد. این چرخش باعث شد مواد به جای تشکیل یک کره ساده، در یک صفحه مسطح پهن شوند، چیزی شبیه به خمیر پیتزایی که هنگام چرخاندن در هوا پهن میشود. به این ساختار مسطح و در حال چرخش، «قرص پیشسیارهای»۵ میگویند که هسته مرکزی داغ و متراکم آن، خورشید اولیه را تشکیل میداد.
از ذرات غبار تا سیارات: مراحل ساخت یک منظومه
ساخت سیارات درون این قرص گاز و غبار، یک فرآیند تدریجی و گامبهگام بود که میلیونها سال طول کشید. میتوان آن را به مراحل زیر تقسیم کرد:
| مرحله | شرح (مقایسه با یک مثال ملموس) | نتیجه |
|---|---|---|
| ۱. چسبیدن ذرات | ذرات ریز غبار درون قرص، برخوردهای آرامی داشتند و به هم میچسبیدند. مانند زمانی که گولههای پشمشیشه را روی یک ژاکت پشمی بغلتانید و پرزها به آن میچسبند. | تشکیل سنگریزهها و سپس تختهسنگهایی به اندازه یک خانه. |
| ۲. تشکیل سیارکهای کوچک | این تختهسنگهای فضایی (سیارکها۶) به دلیل جاذبه متقابل، به آرامی یکدیگر را جذب کردند و برخوردهای بزرگتری داشتند که منجر به چسبیدن آنها به هم شد. | تشکیل اجرامی به قطر چندین کیلومتر به نام «سیارهواره»۷. |
| ۳. رقابت و رشد | سیارهوارههای بزرگتر، مواد بیشتری را به سمت خود جذب کردند و سریعتر رشد کردند. مانند یک گلوله برفی بزرگ که با غلتیدن، برف بیشتری جمع میکند و بزرگ و بزرگتر میشود. | شکلگیری «جنین سیارهای» در اندازه قارههای زمین امروزی. |
| ۴. برخوردهای نهایی | این جنینهای سیارهای در نهایت با یکدیگر برخورد کردند و در هم ادغام شدند. برخورد زمین اولیه با یک جنین سیارهای دیگر، منجر به تشکیل کره ماه شد. | شکلگیری سیارات کامل در مدارهای تقریباً پایدار. |
تاثیر دما بر سرنوشت سیارات: چرا زمین سنگی است اما مشتری گازی؟
یکی از جالبترین بخشهای داستان سحابی خورشیدی، توضیح تفاوت چشمگیر بین سیارات درونی و بیرونی است. پاسخ این راز، در دمای متفاوت نواحی مختلف قرص پیشسیارهای نهفته است.
در نواحی نزدیک به خورشید اولیه که بسیار داغ بود، تنها موادی که نقطه ذوب بسیار بالایی داشتند (مانند آهن، نیکل و سنگهای سیلیکاتی) میتوانستند جامد بمانند و به هم بچسبند. به همین دلیل، سیارات داخلی (عطارد، زهره، زمین، مریخ) عمدتاً از سنگ و فلز ساخته شدند و اندازه نسبتاً کوچکی دارند. در مقابل، در فاصله دورتر از خورشید که سردتر بود، علاوه بر سنگ و فلز، مواد فرّار مانند آب، آمونیاک و متان نیز به شکل یخ منجمد میشدند. در آن مناطق مواد بسیار بیشتری برای ساخت سیارات در دسترس بود.
سیارهوارههای آن ناحیه ابتدا از مخلوط سنگ و یخ تشکیل شدند، اما وقتی جرم آنها از حد معینی گذشت، جاذبه قویتری پیدا کردند و توانستند حجم عظیمی از گازهای سبک موجود در قرص، یعنی هیدروژن و هلیوم، را به دام بیندازند و نگه دارند. به این ترتیب غولهای گازی (مشتری و زحل) به وجود آمدند. سیارات یخی (اورانوس و نپتون) که دورتر شکل گرفتند، زمان کمتری برای جمعآوری این گازها داشتند و ترکیبی از سنگ، یخ و لایه نازکتری از گاز را شامل میشوند.
یافتن سحابیهای امروزی: شواهد زنده برای یک نظریه
شاید بپرسید چگونه میتوانیم از وقوع چنین رویدادی در گذشته مطمئن باشیم؟ پاسخ در رصد آسمان امروز نهفته است. اخترشناسان با تلسکوپهای قدرتمند، مناطق ستارهزایی در کهکشان ما را رصد میکنند و سحابیها و قرصهای پیشسیارهای اطراف ستارههای جوان را مستقیماً میبینند. برای مثال، سحابی شکارچی یک زایشگاه ستارهای فعال است که در آن ستارههای جدید متولد میشوند. مشاهده این اجرام به ما ثابت میکند که فرآیند توصیف شده در فرضیه سحابی، نه تنها برای منظومه ما، بلکه یک پدیده کیهانی رایج است.
به تازگی و در سال 2025، یک ابر مولکولی غولآسا به نام «ائوس» در فاصله نسبتاً نزدیک 300 سال نوری از ما کشف شد. جرم این ابر حدود 3400 برابر خورشید است و دانشمندان معتقدند میتواند در آینده محل تولد ستارهها و احتمالاً منظومههای سیارهای جدیدی باشد. این کشف، نمونهای زنده و نزدیک از همان نوع ابری است که روزی منظومه شمسی ما از آن شکل گرفت.
اشتباهات رایج و پرسشهای مهم
پاسخ: نه دقیقاً. مواد سازنده منظومه شمسی (به جز هیدروژن و هلیوم اولیه) در دل ستارههای نسل قبل ساخته و در پایان عمر آن ستارهها، به فضای بین ستارهای پرتاب شده بودند. انفجار یک ابرنواختر نزدیک، احتمالاً فقط محرک اولیه برای فشرده شدن ابر سحابی ما بود. بنابراین ما نه «خروجی» انفجار، بلکه «بازماندهای» از موادی هستیم که در کوره ستارههای باستانی ساخته شدهاند.
پاسخ: این یکی از مهمترین شاهدان فرضیه سحابی است. زیرا همه آنها از یک قرص مسطح و در حال چرخش از گاز و غبار به نام «قرص پیشسیارهای» به وجود آمدند. ذرات درون این قرص در جهت چرخش کلی قرص به دور خورشید اولیه حرکت میکردند و هنگام تشکیل سیارات، این جهت حرکت حفظ شد.
پاسخ: بله، تقریباً. بیش از 99% از جرم سحابی اولیه یا جذب خورشید شد یا برای ساخت سیارات به کار رفت. بخش بسیار ناچیزی از مواد باقیمانده نیز در اجرامی مانند سیارکها، دنبالهدارها و غبار بینسیارهای پراکنده است. میتوان گفت کارخانه سیارهسازی پس از تکمیل محصولاتش، تعطیل شده و مواد اولیه آن تمام شده است!
پاورقی و واژهنامه
۱سحابی خورشیدی (Solar Nebula): ابر اولیه گاز و غبار که خورشید و منظومه شمسی از آن شکل گرفتند.
۲فرضیه سحابی (Nebular Hypothesis): نظریه پذیرفتهشدهای که منشأ تشکیل منظومههای ستارهای را از ابرهای گاز و غبار (سحابی) میداند.
۳ابرنواختر (Supernova): انفجار عظیم و پایان عمر یک ستاره پرجرم.
۴جاذبه یا گرانش (Gravity): نیروی طبیعیای که همه اجرام دارای جرم را به سمت یکدیگر میکشد.
۵قرص پیشسیارهای (Protoplanetary Disk): صفحه چرخان و مسطحی از گاز و غبار که حول یک ستاره جوان تشکیل میشود و مواد اولیه ساخت سیارات را فراهم میکند.
۶سیارک (Asteroid): اجرام سنگی کوچکی که عمدتاً در کمربندی بین مریخ و مشتری به دور خورشید میچرخند.
۷سیارهواره (Planetesimal): اجرام جامد کوچکی در قرص پیشسیارهای که از برخورد و چسبیدن ذرات غبار به وجود آمده و سنگبنای اولیه سیارات هستند.
