بچه‌های کنجکاو: حلقه‌های اطراف سیارات از چه چیزی ساخته شده‌اند؟

(Image credit: NASA/JPL-Caltech)

حلقه‌های اطراف سیارات از چه چیزی ساخته شده‌اند؟ – ویهان، پنج ساله، چنای، هند

بسیاری از ما با تصاویر سیاره زحل و حلقه غیرقابل انکار آن آشنا هستیم. در واقع، زحل فقط یک حلقه ندارد – اگر توسط تلسکوپ به آن نگاه کنید، خواهید دید که زحل در واقع حداقل هشت حلقه دارد. به این سیستم، سیستم حلقه‌ای می‌گویند.

زحل تنها سیاره‌ای نیست که حلقه دارد. مشتری، نپتون و اورانوس همگی دارای سیستم حلقه‌ای هستند، اما حلقه‌های آنها کوچک‌تر، کم‌نورتر بوده و سخت‌تر دیده می‌شوند.

این حلقه‌ها از بیلیونها ذره کوچک تشکیل شده‌اند که به دور سیاره خود می‌چرخند. حلقه‌های موجود در یک سیستم حلقه‌ای می‌توانند از چیزهای مختلفی ساخته شوند.

ما می‌توانیم با بررسی میزان بزرگی و سنگینی این ذرات، ایده‌ای در مورد اینکه این ذرات از چه چیزی ساخته شده‌اند به دست آوریم. یکی از راه‌های انجام این کار، تکنیکی به نام اختفای رادیویی است.

اجرام در فضا با میدان‌های مغناطیسی در حال تغییر – مانند سیارات یا حتی ماهواره‌های فضایی – امواج رادیویی تولید می‌کنند. وقتی از پشت حلقه‌های اطراف سیارات عبور می‌کنند، این سیگنال‌های رادیویی بسته به اندازه ذرات و میزان سنگینی آن‌ها، به روش‌های مختلفی تحت تأثیر ذرات موجود در حلقه قرار می‌گیرند. اگر سیگنال‌های رادیویی نشان دهند که ذرات سنگین هستند، ممکن است از ماده‌ای مانند آهن ساخته شده باشند. ذرات کمتر سنگین ممکن است از موادی با چگالی کمتر مانند آلومینیوم ساخته شوند.

ما همچنین می‌توانیم میزان بازتابندگی ذرات را اندازه‌گیری کنیم تا بفهمیم از چه چیزی ساخته شده‌اند و در چه حالتی مانند مایع یا جامد بودن آنها هستند.  آب می‌تواند حالت‌های مختلفی داشته باشد: می‌تواند مایع باشد، اما می‌تواند مانند یخ یا برف نیز جامد باشد. بازتاب یخ بیشتر از آب است و برف بیشتر از یخ یا آب به شدت بازتابنده است. به لطف اندازه‌گیری‌هایی مانند این، می‌دانیم که ذرات حلقه زحل بیشتر از یخ آب تشکیل شده‌اند.

اعتبار تصویر: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

سیستم حلقه‌ای مشتری از ذرات ریز غبار تشکیل شده است، اما این ذرات مانند زحل ذرات یخ آب نیستند. در عوض این ذرات احتمالاً سنگی هستند که از موادی مشابه سیارک‌ها و قمرهای سنگی تشکیل شده‌اند.

اگرچه هنوز مشخص نیست که حلقه‌های اورانوس از چه ساخته شده‌اند، اما تیره هستند و چندان بازتابنده نیستند. این نشان می‌دهد که آنها از یخ آب ساخته نشده‌اند. در عوض، ممکن است ذرات گرد و غباری باشند که از کربن ساخته شده‌اند یا حاوی کربن مانند زغال هستند.

حلقه‌های نپتون حتی تیره‌تر از حلقه‌های اورانوس هستند و چگالی آن نشان می‌دهد که از گرد و غبار ریزتری ساخته شده‌اند. این احتمالاً نوعی کربن یا منبع کربن مانند یخ متان است.

اندازه‌گیری نور

به منظور بدست آوردن اطلاعات دقیق‌تر در مورد اینکه حلقه ها از چه ساخته شده‌اند، دانشمندان نوری را که ذرات ساطع می‌کنند بررسی می‌کنند. ما این کار را با تقسیم نور به رنگین کمان انجام می‌دهیم، درست مانند قطرات باران که نور خورشید را به رنگین کمان تقسیم می‌کنند. این رنگین‌کمان طیف نامیده می‌شود و می‌تواند اطلاعات دقیقی در مورد رنگ ذرات و اینکه از چه چیزی ساخته شده اند به ما بگوید. در حال حاضر، زحل تنها سیاره‌ای است که طیف وضوح بالایی برای آن داریم که می‌تواند جنس حلقه‌هایش را به ما بگوید.

اندازه‌گیری طیف‌های ذرات حلقه زحل به ما نشان می‌دهد که علاوه بر یخ آب، حاوی آهن و مواد آلی به نام تولین‌ها هستند که رنگ قرمز کمی به آن‌ها می‌دهد. برخی از این ذرات ممکن است به اندازه یک دانه شن کوچک باشند، اما برخی دیگر به اندازه یک اتوبوس دو طبقه هستند.

یک تلسکوپ جدید به نام تلسکوپ فضایی جیمز وب به زودی به ما کمک می‌کند تا نگاه دقیق‌تری به این سیستم‌های حلقه‌ای بیندازیم و طیف آنها را اندازه‌گیری کنیم تا بیشتر در مورد اینکه دقیقاً از چه چیزی ساخته شده‌اند، تحقیق و سنجش کنیم. این امکان وجود دارد که با این تلسکوپ جدید، ما حتی حلقه‌هایی را نه فقط صرفا سیارات در اطراف قمرها نیز پیدا کنیم.

مترجم: مرتضی نادری فرد

منبع:

Curious Kids: What are the rings around planets made of?

By Maggie Lieu 

 https://www.space.com/planet-rings-how-to-study