حلقه های زحل چگونه به وجود آمدند؟

زحل، چشم‌نوازترین سیاره منظومه شمسی است؛ اما در عین حال، یکی از حیرت‌انگیزترین سیاره‌ها نیز به شمار می‌رود. این غول گازی که توسط مجموعه‌ای از هفت حلقه متحدالمرکز احاطه شده و ارتشی متشکل از ۲۴۵ قمر به دور آن می‌چرخند، از نظر اندازه پس از مشتری در رده دوم قرار دارد و قرن‌ها ستاره‌شناسان را شگفت‌زده کرده است.

شاید یک پژوهش جدید، پاسخی را برای یکی از اسرار زحل پیدا کرده باشد که در مورد منشأ حلقه‌های آن است. این پژوهش که براساس ده‌ها شبیه‌سازی رایانه‌ای انجام شده، از داده‌های جمع‌آوری‌شده توسط مأموریت «کاسینی»(Cassini) ناسا استفاده کرده است که به مدت ۱۳ سال بین سال‌های ۲۰۰۴ تا ۲۰۱۷ به دور زحل می‌چرخید. این کاوشگر، مواد تشکیل‌دهنده حلقه‌ها را که از یخ تشکیل شده‌اند و اولین بار توسط «گالیله» در سال ۱۶۱۰ مشاهده شدند، پیدا کرد و نشان داد که قطعاتی بسیار بکر و بدون گردوغبار هستند. یافته‌های کاسینی نشان می‌دهند که حلقه‌های زحل باید نسبتا جوان باشند، زیرا فقط چند میلیون سال قدمت دارند و در تاریخ ۴.۵ میلیارد ساله منظومه شمسی، بسیار جدیدتر به شمار می‌روند.

دانشمندان این پژوهش که گروهی متشکل از کارشناسان ناسا و «دانشگاه دورام» بریتانیا هستند، می‌گویند که این حلقه‌ها ممکن است از برخورد نسبتا اخیر دو قمر یخی باستانی شکل گرفته باشند. آنها از ابررایانه‌های قوی برای شبیه‌سازی حدود ۲۰۰ سناریو در مورد چنین برخوردی استفاده کردند. نتایج نشان داد برخورد بین دو قمر تقریبا به بزرگی قمرهای کنونی زحل موسوم به «دیون»(Dione) و «رئا»(Rhea) می‌تواند وجود این حلقه‌ها را توضیح دهد.

اگرچه حلقه‌ها تقریباً به طور کامل از یخ ساخته شده‌اند، اما دانشمندان معتقدند که قمرهای یخی زحل دارای هسته‌های سنگی هستند. شبیه‌سازی‌ها تایید کردند که قطعات یخی و تکه‌های سنگی پس از برخورد قمرها به روش‌های متفاوتی پراکنده می‌شوند و به سنگ‌ها امکان می‌دهند تا با قمرهای جدید ادغام شوند. این در حالی است که یخ در مدارهای نزدیک‌تر به سطح زحل پراکنده می‌شود. شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهند که حلقه‌ها فقط می‌توانند در اطراف اجرام آسمانی واقع در «حد روش»(Roche limit) تشکیل شوند. حد روش، مرزی است که در آن گرانش مواد در حال گردش، ضعیف‌تر از نیروهای جزر و مد جرمی است که به دور آن می‌چرخند.

شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهند که بسیاری از برخوردهای فرضی، یخ زیادی را به ارتفاعات پایین‌تر تزریق می‌کنند و سنگ‌ها در مدارهای بالاتر به هم می‌چسبند. اکه گفت: این سناریو به طور طبیعی منجر به شکل‌گیری حلقه‌های غنی از یخ می‌شود؛ زیرا زمانی که قمرها با یکدیگر برخورد می‌کنند، سنگ در هسته‌های اجرام در حال برخورد کمتر از یخ‌های پوشاننده پراکنده می‌شود. قمرهای پوشیده از یخ زحل بسیار مورد توجه دانشمندان هستند، زیرا برخی از آنها مانند «انسلادوس» ممکن است شرایط مناسبی را برای ظهور حیات داشته باشند. هنوز چیزهای زیادی وجود دارد که دانشمندان درباره زحل و گذشته آن نمی‌دانند و نتایج این پژوهش، تنها یک گام کوچک به سوی کشف اسرار این سیاره هستند.