فى البداية كان هناك ظلام
ثم حدث انفجار
مما ولّد وجوداً متمدداً غير محدود
من الزمن والمساحة والمادة
... وكل يوم تحلّ الإكتشافات الجديدة الأسرار الغامضة
.. المذهلة .. القاتلة ..
(للمكان الذى نطلق عليه اسم (الكون
النظام الشمسي
كيف نشأ من نسيان اللاتكوّن البينَجمي ؟
نحن نتكوّن من الغازات والتراب
اليوم تحمل الشمس والكواكب أدلة ساحرة على أصولها
فى سَديم من الجزيئات البالغة الصغر إلى حد أنها فعلياً غير مرئية
الدليل على ماضينا موجود فى كل مكان حولنا
... ولكن هل القوى الجبارة التى صنعت نظامنا الشمسى
سائدة فى جميع أنحاء الكون ؟
أم أننا نحن فريدون من نوعنا ؟
يبدو أن نظامنا الشمسي من الغرائب
... ربما يكون للكون استراتيجيات لا تُحصَى
فى إنشاء النجوم والكواكب
إلا أنّ واحدة منها فقط يمكن أن تحدد كيف تكوّن النظام الشمسى
إنها تبدأ عند نقطة من الزمن تبعد 4.6 بليون سنة تقريباً
سحابة ضخمة من الغازات والغبار
تطفو بشكل غريب فى أحد الأذرع البعيدة لمجرة درب التبانة
وتصل درجة حرارتها إلى أكثر من 400 درجة تحت الصفر
عندما تبقى وحيدة هناك
لا يحدث الكثير فى سحابة من الجزيئات
درجات الحرارة منخفضة للغاية
والجزيئات تتحرك ببطء شديد
إنها فقط قابعة هناك
باختصار هو نوع من أنواع النجوم المتفجرة وتعبير يدلّ :(Supernova) المستعر الأعظم .على عدة انفجارات نجمية هائلة يرمي فيها النجم غلافه في الفضاء عند نهاية عمره
،ولكن إذا كان لديك مستعر أعظم قريب، أيْ نجم متفجّر
فيمكنه إرسال موجة اصطدامية خلال سحابة الجزيئات تلك
هو الإنهيار الداخلي للجسم بتأثير جاذبيته نفسها :(Gravitational collapse) الإنهيار التجاذبي مما يجعل الجسم أصغر فى الحجم وأكبر فى الكثافة
لتستحثّ انهيارها التجاذبي
... ذلك الإنهيار هو الخطوة الأولى فى عملية طويلة
تُخرج المكان الذي ندعوه الآن (النظام الشمسي) إلى الوجود
مهمتنا الآن هي أن نتبع المسار الزمني
للـ 700 مليون عام الأولى
الفترة الزمنية التى تكوّن فيها النظام الشمسي ووصل إلى حالة الاستقرار
نبدأ بالنظر إلى الشمس وكواكبها كما هم اليوم
الدليل على ماضينا موجود في كل مكان حولنا
الكواكب الأربعة الموجودة فى الجزء الداخلي من النظام الشمسي
تتألف من الصخور والمعادن
والكواكب الأربعة الموجودة فى الجزء الخارجي من النظام الشمسي
هي تلك الكرات الغازية الضخمة
إذاً من الواضح أن عدداً من العمليات المختلفة قد حدثت
وهذا يخبرنا بشيء ما عن كيفية وصولنا إلى هنا
نحن نطّلع على القصة
كما يتصوّر العلماء حالياً أنها قد حدثت، منذ لحظة الصفر
لحظة البداية لنظامنا الشمسي
انفجار المستعر الأعظم لم يزوّد سحابة الغاز العملاقة بالعناصر الثقيلة كالحديد واليورانيوم فحسب
بل إن الإرتجاج الناتج عن الإنفجار أيضاً قد منح السحابة دفعة نحو المستقبل
حيث تقوم حقول الموجات بضغط غازات السحابة إلى كتلة حرجة
تلك الكتلة تبدأ فى الإنهيار تحت تأثير قوى الجاذبية
وبعد ذلك لا يمكن إيقافها إذ أنها تصبح سريعة وغير قابلة للإنعكاس
إنها مثل قطار الملاهي عندما يصل إلى أعلى مساره
ثم يهوي مسرعاً إلى الجهة الأخرى
السحابة المتداعية المقدَّر لها أن تكون نظامنا الشمسي
تصبح مدينة ملاهي تخيلية من الحركة الفوضوية
"مدينة ملاهي مثل "مزرعة (نوت) للتوت
تُعتبَر مكاناً رائعاً يأتي إليه الناس لتجربة نوع الحركة
التى تحدث في النظام الشمسي البدائي
فهناك الجاذبية، وهناك التصادمات، وكمية الحركة، والقوى
كل تلك التفاعلات التي حدثت في النظام الشمسي البدائي
يمكن أن نجدها هنا في كل أنواع الألعاب المختلفة
تلك التفاعلات تشتد فى السحابة سريعة الإنهيار
حيث تنكمش الغازات والغبار إلى جيوب كثيفة
كل منها سوف يصبح منبتاً لنجم
عندما تمت استثارة السحابة الجزيئية العملاقة وبدأت في الإنهيار
تكوّنت الكثير من النجوم الأوّلية والكثير من المجموعات الشمسية في نفس الوقت
إذاً فشمسنا في الحقيقة لها الكثير من الإخوة والأخوات من النجوم
التي تكوّنت تقريباً في نفس الوقت الذي تكوّنت فيه الشمس
المراحل الأولى في تكوين نظامنا الشمسي
لا تكاد تكون فريدة من نوعها
كوكبة (الجبار) كانت تُعرَف قديماً باسم (الجوزاء) (Orion) واسمها باللاتينية
(فاليوم نحن نشهد حدوث نفس الشيء في كوكبة (الجبار
حيث تتمدد سحابة جزيئية عملاقة بامتداد مئات السنوات الضوئية
في بعض الأماكن
تقوم بعض الجيوب المتداعية بتكوين مجموعات من النجوم الصغيرة
والتى تضيء الغازات المحيطة بها
سيرك الحركات في مدينة الملاهي
يماثل بكفاءة حركة مادة الفضاء
التي تتحد مع بعضها لتكوّن النظام الشمسي
أبسط هذه الحركات دائري
مثل لعبة دوّامة الخيول السماوية
فبينما تتهاوى السحابة قبل الشمسية
نبدأ في ملاحظة دورانها
دوران كان موجوداً في الواقع منذ البداية
.المجرة بأكملها تدور .كل شيء في المجرة يدور
كل شيء يدور فيما يتعلق بكل شيء آخر
وبالتالي فالحركة الدورانية جزء لا يتجزأ من فيزيائية الإنهيار النجمي
ما يحدث بعد ذلك يشبه دوران متزلجة على الجليد
فعندما تضم ذراعيها، يصبح دورانها أسرع
عندما تشد الجاذبية غازات السحابة إليها، فإن السحابة ليس مجرد أنها تدور أسرع
بل إنها تتسطّح حتماً متحوّلة إلى قرص
يمكننا أن نرى عملية مشابهة في مكان عمل على الأرض
(في أماكن مثل ورشة (جو كارياتي) لنفخ الزجاج في (كاليفورنيا
حيث تراقب عالمة الفلك (لورا دانلي) العمل
يبدأ (جو) بفقاعة مستديرة من الزجاج المنصهر الساخن لدرجة الإحمرار
... نحن أساساً نأخذ مجرد كتلة مصمتة
كانت مستديرة، ونديرها
... إنها تصبح مسطحة لأنه من الأسهل بكثير بالنسبة للسائل
- أيْ سائل هذا الزجاج السائل -
أن يتهاوى على نفس المحور، على طول محور الدوران
عن أن يحاول مقاومة الدوران
أو أن يقاوم كمية الحركة الزاوية (الزخم الزاوي) ويقترب
وبالضبط كما في نظامنا الشمسي
إذا كانت هناك كواكب تتكوّن
فسوف تكون جميعها في نفس المستوى
إنها مثل قرص نظامنا الشمسي بالضبط
والآن هي تبدو إلى حد ما بيضاوية، إنها ليست دائرية
نحن نفكر في نظامنا الشمسي على أنه دائري
ولكنني أعتقد أنك قلت لي
أن هذا يتعلق بوجود المزيد من الكتلة في أحد الجوانب
صحيح
إذاً ربما يضاهي هذا نوعاً ما تكوين نجم ثنائي
حيث ربما يكون لديك كتلة زائدة في أحد الجانبين
الأقزام البنية أجرام أصغر من النجوم لا تكفي كتلتها للحفاظ على تفاعلات انصهار نووي لحرق الهيدروجين في أنويتها بخلاف نجوم النسق الأساسي
والتي أيضاً سوف تتحوّل إلى نجم أو قزم بني
أو ربما مجرد كوكب شديد الضخامة كالمشترى
... إنها تغريني كثيراً للمسها، ولكنني أتخيل أنها
لا، لا يمكننا ذلك .. لا يمكننا ذلك
بعد 100.000 عام منذ أن بدأت
أصبحت السحابة التي ستكون نظامنا الشمسي مطوية بشكل شبه كامل
ويتوهج مركزها بأشعة نجم أولي منبثق
النجم الأولي هو أولى مراحل تكوين النجم
عندما يكون النجم لا يزال آخذاً في الإنهيار
.والطاقة التي تشع خارجاً مصدرها هو ذلك الإنهيار التجاذبي
.إن درجة حرارته لا تنفك تصبح أعلى لأنه يصبح أصغر في الحجم
إنه لا يقوم بالتفاعلات النووية التي يقوم بها النجم عندما يصل إلى الطور الرئيسي لكونه نجماً
... يبدأ النجم الأولي المنبثق في التهام قرص الغازات والغبار
الذي يشكّل ما يُسَمَّى بالسديم الشمسي
جزء كبير للغاية منه سوف ينتهي به الأمر في الشمس
حتى أن ما يتبقى منه للكواكب والأقمار والكويكبات وحتى أجسادنا يكون ضئيلاً للغاية، حتى أنه يُعَدّ فكرة كونية تِلْوية
لقد تصادف أننا نعيش على كوكب
ولذلك فالمادة التي دخلت في تكوين هذا الكوكب مهمة جداً لنا
ولكنها كانت مجرد جزء ضئيل من المزيج الكلي
ساحة الإنتظار هذه طريقة جيدة لنرى مدى ضآلتها
عندما تنظر إلى النظام الشمسي اليوم
تجد أن الشمس تشكّل 99.85% من كتلته الكلية
وبالتالي فمقارنة بالـ 500 سيارة الموجودة في ساحة الإنتظار هذه
تمثل سيارتي تقريباً كل ما تبقى لجميع الكواكب والكويكبات والأقمار
أما بالنسبة للأرض نفسها
في الواقع، هذا قد يقابل هذا الإطار الإحتياطي، لا أكثر
بعد مليون عام من نقطة الصفر
تصبح طريقة تصنيف النظام الشمسي لمادة بناء الكواكب واضحة
إنها منفصلة عن بعضها بدرجات الحرارة المختلفة في القرص
فبالقرب من الشمس الأوّلية
درجات الحرارة التي تتجاوز 2000 درجة تبخّر كل شيء
ولكن على بُعد حوالي خمسة ملايين ميل خارجاً، يوجد خط الصخور
حيث تكون درجة الحرارة منخفضة إلى درجة تكفي لكي تتحوّل المعادن والفلزات إلى الحالة الصلبة
على بُعد أكبر من ذلك، يقع خط الجليد
حيث تبلغ درجة الحرارة 375 درجة تحت الصفر
والتي تكون كافية لكي يتحوّل الماء والميثان والأمونيا إلى جليد
النظام الشمسي البدائي يشبه إلى حد ما صنع حلوى غزل البنات
ولكي نرى كيف تُصنع حلوى غزل البنات
لدينا هنا (كاثي وو) لكي تُعِدّ لنا شيئاً لذيذاً
أولاً نُحضِر حبات السكر ونصبها داخل عنصر التسخين
عنصر التسخين في هذه الحالة هنا في المركز
في حالة النظام الشمسي، يكون بالطبع هو الشمس الشديدة الحرارة الموجودة في المنتصف
التي تصهر الأشياء الشديدة القرب منها
وبينما تصبح درجة حرارة تلك الشمس الساخنة أعلى أكثر فأكثر
فإنها تبدأ في صهر الأشياء القريبة منها
ها هي ذي
والآن هذا الذي نراه يطير حولنا هو السديم الشمسي
في الداخل لا ترى أي شيء في الحقيقة
إذ أن كل ما بالداخل منصهر
وكلما اقتربنا من الجزء الخارجي الأبرد، يبدأ النظام الشمسي في التكاثف
ويمكنك أن تراه وقد بدأ يتصلب
في جميع أنحاء الجزء الخارجي من النظام الشمسي، حيث درجة الحرارة منخفضة
يصبح لديك خط من المواد الغازية في الجزء الداخلي
بينما المواد الصلبة في الجزء الخارجي
هذا مثال جيد يرينا كيف تكون تلك الكواكب الأولية
إنها تبدأ في النمو عن طريق الإلتحام ببعضها البعض
مما يشبه إلى حد كبير ما تفعله هذه الحلوى، وتكوّن أشياء أكبر وأكبر
من هذه الحبيبات الصغيرة
ألا وهي حبيبات السكر الموجود في غزل البنات
شكراً لك - على الرحب -
النظام الشمسي لذيذ
الجزيئات التي تلتحم مع بعضها هي جزيئات ميكروسكوبية عند هذه النقطة
أصغر بكثير من حبيبات السكر المنصهرة
وكما يوضح غزل البنات
كيف تلتحم هذه المواد الصلبة مع بعضها في النظام الشمسي
ترينا لعبة أخرى من ألعاب مدينة الملاهي ما الذي يجعلها تكبر في الحجم
العربات المتصادمة لم تكن لتصبح ممتعة بدون الإصطدامات
وفي النظام الشمسي، بدون اصطدامات، ما كان هناك نمو ولا التحام
الإصطدامات التلاحمية التي كانت تحدث في النظام الشمسي البدائي
هي من النوع الذي يسمح للأشياء بالإلتصاق ببعضها
عن طريق أنواع مختلفة من العمليات ذات الطبيعة الإحتكاكية
حيث يكون لديك أشياء تلتصق ببعضها نتيجة لحدوث تفاعل ميكانيكي فحسب
في الجزء الداخلي من النظام الشمسي، تتطلب العملية الكثير من الوقت
إذ تتكوّن كرات الغبار الكوني ببطء
ملتصقة ببعضها باصطدامات عشوائية فقط
في مداراتها حول الشمس الأولية
بينما في الجزء الخارجي من النظام الشمسي، تختلف القصة بشكل دراماتيكي
حيث توشك الكواكب الضخمة أن تخرج إلى الوجود
في لمح البصر
بداية بسحابة من الغازات والغبار
سوف يستغرق تكوين نظامنا الشمسي 700 مليون عام
الآن، وبعد مرور مليونَيْ عام فقط على ولادته
يأخذ النظام صغير السن خطواته الأولى في إنشاء عائلة من الكواكب
والتي ستصير يوماً ما مختلفة الأشكال مثل المشترَى أو زُحَل
أو الأرض
ومع ذلك، فهي في الوقت الراهن قطع وافرة من المادة
مستمرة في ركوب قطار الملاهي، وسط اضطراب السديم الشمسي
القرص السميك المستمر في الدوران والذي يتكوّن معظمه من غاز الهيدروجين
زاخر بالمواد الصلبة
المنطقة الداخلية مليئة بعدد وافر من الصخور الصغيرة
ولكن خارج الحد الذي يُعرَف بخط الجليد
هناك أيضاً كتل جليدية من الميثان والأمونيا والماء
والتي تسود معظم أجزاء القرص الخارجي، ولسبب جيد
إنها جميعاً مركبات هيدروجينية، بشكل أو بآخر
والهيدروجين هو أكثر العناصر وفرة
في تلك المنطقة من النظام الشمسي عند تلك النقطة
ذلك الهيدروجين الوفير يتّحد مع عناصر
مثل الأكسجين ليكوّن الماء
أو الكربون ليكوّن الميثان أو النيتروجين ليكوّن الأمونيا
ويعطينا هذه المركبات، التي تتجمد بعد ذلك
الإصطدامات المستمرة وسط الإضطراب
تجعل الأجزاء الضئيلة الحجم من الغبار والجليد تلتصق ببعضها
عن طريق الإحتكاك والكهرباء الإستاتيكية
حتى تصبح كبيرة في الحجم إلى درجة تسمح للجاذبية بتولي الأمر
وفي النهاية تصبح كواكب مصغّرة
الكواكب المصغّرة كانت هي الوحدات البنائية الأصلية لنظامنا الشمسي
إنها صغيرة إلى حد لا يُصدَّق، إذ يصل قطرها إلى حوالي نصف ميل إلى ميل فقط
ولكنها كانت موجودة بأعداد لا حصر لها في النظام الشمسي البدائي
لقد كان ببساطة مغطّى بها
هذه الكواكب المصغّرة التي يبلغ قطرها نصف ميل سوف تكوّن في النهاية كواكب كاملة
لكن ذات أحجام شديدة التفاوت
... هذا هو ما أراد (رايان تشان) من (سان ماتيو) بـ (كاليفورنيا) أن
... يسأل الكون" عندما كتب"
... لماذا تكون الكواكب الأقرب للشمس"
"أصغر من الكواكب العملاقة الأبعد عن الشمس ؟ ...
رايان) .. الكواكب الداخلية أصغر من الكواكب الخارجية)
لأن الكواكب الداخلية لم تحظ بكمية كبيرة من المواد التي ستتكوّن منها
بل مجرد بعض المعادن والصخور وما إلى ذلك
أمّا الكواكب الخارجية، فبعد أن كوّنت نواة داخلية مشابهة للأرض
فقد كانت قادرة على اجتذاب كتل جليدية من الماء والأمونيا والميثان وثاني أكسيد الكربون
وهذا جعل حجمهم أكبر، وبعد ذلك قاموا باجتذاب الغازات عن طريق جاذبيتهم
ليصبحوا أكبر وأكبر
بعد ثلاثة ملايين سنة من نقطة الصفر
تأخذ الكواكب المصغرة في الإندماج مكوّنة أجساماً أكبر
"تُسمَّى "كواكب جنينية" أو "كواكب أوّلية
الكواكب الأوّلية تتكوّن من الكواكب المصغرة
وبالتالي يكون حجمها أكبر، بما يعادل حجم قمرنا تقريباً
خلف خط الجليد مباشرة، حيث يكون الجليد أكثر وفرة
تصطدم الحشود المتزاحمة من الكواكب المصغرة وتلتحم
في نوبة من تكوين الكواكب
وفي خلال ثلاثة ملايين سنة فقط
تؤدِّي هذه الإصطدامات إلى ولادة كوكب صغير متجمد
من المقدَّر له أن يكون وَحْش النظام الشمسي
ألا وهو (المشترى) الصغير
قبل أن يصبح كوكباً ضخماً
كان المشترى نوعاً ما مثل (أرض) عظيمة
ربما مثل 10 أو 15 مرة قدر كتلة الأرض
المشترى الأوّلي يتكوّن من الصخور والجليد ويستمر في النموّ
وعند لحظة فارقة، يصطدم كوكب أوّلي أخير بسطحه
إنها نقطة تحوّل أخرى مشابهة لقطار الملاهي
في تكوين النظام الشمسي
الكتلة المضافة تثير جنون المشترى
ليتحوّل إلى متنمّر تثاقلي
بعد أن وصل إلى كتلة حرجة معينة
أصبحت جاذبية المشترى قادرة على جذب المواد إليها بسرعة كبيرة
يمكننا القول أنه مثل تأثير انطلاقه بسرعة خاطفة، مما جعله كبيراً جداً وسريعاً جداً
كأنه مكنسة كونية
يكنس المشترى فعلياً كل الغازات الموجودة في مداره
مما يجعله ينمو إلى 90% من حجمه الحالي خلال 100.000 عام فقط
ويتبع زُحل ونبتون وأورانوس بدورهم المشترى
في التهام ما يكفي من الغازات لكي يتحوّلوا إلى عمالقة غازية
يُعتقد أن المسح الذي يقوم به كوكب أو أكثر منظفاً طريقاً خلال القرص المحيط بأحد النجوم لهو أمر شائع في الكون
وهو حقيقة وُلدَت من الإكتشافات التلسكوبية الحديثة
نحن نرى هذه العملية تحدث أيضاً في مجموعات شمسية أخرى لا تزال تتكوّن
ونحن أخيراً عند نقطة حيث نستطيع تصوير أقراص أخرى تحيط بنجوم
والفجوات التي تكوّنها الكواكب الكبيرة التي تدور حول تلك النجوم
في بدايات عام 2011، وباستخدام تلسكوب (سوبارو) في (هاواي)، قام علماء الفلك بنشر صورة لنجم يبعد عن الأرض بـ 450 سنة ضوئية
وقد مكّنهم استخدام قناع ضوئي متطوّر
من حجب ضوء النجم نفسه
كاشفاً عن أوّل صورة مباشرة لقرص به مناطق تم تنظيفها بواسطة كواكب تسير في مدارات حول النجم
تلك صورة عالية الدقة ومذهلة حقاً
والتي ترينا قرصاً من الغازات والغبار حول نجم
والأجزاء الداخلية التي تم نحتها بواسطة واحد أو أكثر من الكواكب التي قامت بتجميع بعض المواد
كما قامت بقذف مواد أخرى بعيداً أيضاً
بعد مرور ثلاثة ملايين عام من الخط الزمني
أصبح المشترى وزُحل الآن عملاقَيْ النظام الشمسي
%الكوكبان العملاقان سوف يحملا في النهاية 92 من كل الكتلة غير الشمسية الموجودة في النظام كله
بعد مرور عشرة ملايين عام من حياته
يصبح النظام الشمسي الوليد فعلياً خالياً من الغازات
في هذه الحالة، الغازات هي الهيدروجين والهيليوم
والتي دعمت النمو السريع للمشترى وزُحل
كان للنجم المتكوّن هذه الرياح الشمسية العظيمة
التي كانت تزيح المواد خارج النظام الشمسي
وكان المشترى وزحل محظوظان بما يكفي
لالتقاط معظم هذه المواد في مدارَيْهما
ولهذا السبب هما كبيران جداً
كان أورانوس ونبتون متأخران قليلاً عن اللعبة
فلم يتمكنا من التقاط تلك الكمية من المواد
ولهذا فهما أصغر من المشترى وزحل
وأثناء تلك الفترة قبل أن ينجلي الغبار والغازات
كان النظام الشمسي المتكوّن مستتراً عن باقي الكون
إذ حتى بينما كان الغبار والغازات يكوّنان كواكباً
ظلَّ القرص كثيفاً بما يكفي لحجب الضوء القادم من الشمس الأوّلية في المنتصف
على بُعد مسافة تبلغ عدة أمثال المسافة
بين الأرض والشمس -على سبيل المثال- إذا نظرنا من هناك ناحية الشمس
في الأطوار الأولى للنظام الشمسي
فلم نكن لنتمكن من رؤية الشمس
لم نكن لنتمكن من رؤية الضوء المرئي
كيف كان ليبدو النظام الشمسي البدائي
لعلماء فضاء غرباء من الفضاء ينظرون إلينا من مسافات أبعد ؟
تلسكوب الفضاء (هابل) يمدّنا بصور أقراص كوكبية أوّلية
لمنطقة يتكوّن بها نجم على بعد 1350 سنة ضوئية من الأرض
يمكننا رؤيتهم من زوايا مختلفة
أيْ انحناءات بالنسبة لخط إبصارنا
فعلى سبيل المثال، عندما ننظر إليها من الأمام
يمكننا أن نرى نجم مركزي يحيط به قرص
ولكن عندما ننظر إلي هذه الأشياء من الجانب
فإنّ الغازات والغبار الموجودَيْن بين خط إبصارنا وبين النجم المركزي يحجبان ضوء النجم
أما الآن، وبعد عشرة ملايين عام من بداية تكوين النظام الشمسي
وباختفاء الغبار والغازات عملياً
تضيء الشمس الأوّلية وتتألق في الفضاء
إنها لم تمر بعد بعملية التحوّل إلى نجم حقيقي
وعند تلك النقطة، فإنها كانت لتبدو غريبة في أعيننا الآن
كان طيف الضوء مختلفاً تماماً
إذاً فقد كانت تطرد الكثير من الطاقة، تماماً كما تفعل اليوم
إلا أنّ طيفها في الحقيقة كان أكثر احمراراً
حتى أن لون النظام الشمسي البدائي كان مختلفاً تماماً عما نراه اليوم
النجم الأوّلي ذو اللون الأصفر البرتقالي هو عبارة عن قِدر مستعر
في بعض الأنظمة، مراكز السحب المنكمشة
لا تشع بأكثر من ضوء خافت صادر من أقزام بنية معتمة
شمسنا الأوّلية تقترب الآن من نقطة حرجة
هل سيخبو فُرنها الداخلي ويتوقف ؟
... أم هل ستصل إلى نقطة انطلاق التفاعلات النووية
وتضيء عبر المجرة بكل الإشراق الذي يحمله نجم حقيقي ؟
نحن الآن عند أكثر نقطة حرجة في تكوين نظامنا الشمسي
بعد 50 مليون سنة
تكون الشمس الأولية وكواكبها المتكوّنة بالكاد قد بلغت 1% من عمرها الحالي
في العديد من الأنظمة
لا يملك النجم المركزي الكتلة الكافية لكي يشتعل بالكامل
ولكن شمسنا على وشك أن تتغلب على ذلك المصير
لقد وصلت إلى نقطة الإنطلاق الحرجة للحرارة والضغط
حيث يستطيع الإندماج النووي أن يبدأ عند مركزها
وباستخدام نفس الطاقة المدهشة التي تزوّد القنبلة الهيدروجينية
تتفجر شمسنا بالحياة كنجم كامل وليد
بعد حوالي 50 مليون عام من عمر النظام الشمسي
منذ أن بدأ يتكوّن، تدخل الشمس في طور جديد
حيث تقوم بحرق الهيدروجين، محدثة اندماجاً نووياً في الحقيقة
"عند تلك النقطة تتحوّل الشمس إلى ما نسميه اليوم "نجم كامل
سوف يحمل الإندماج النووي الشمس إلى المستقبل البعيد
إذ أنها سوف تحترق لِمَا يكفي من الزمن لدعم تطوّر الحياة على الأرض
مشرقة بلا انقطاع لما يقرب من عشرة بلايين عام
وبخلاف شمسنا التي بدأت تفاعلاتها النووية حديثاً
فإن بقية نظامنا الشمسي لا يزال أمامها الكثير حتى تكتمل النمو
قبل أربعين مليون سنة
توقفت العمالقة الغازية المتجمدة خارج خط الجليد عن النمو
ووصلت إلى حالة من الإستقرار الجليدي
أما في الجزء الداخلي الساخن من النظام الشمسي حيث تندر الغازات وتكثر الصخور
فلا تزال تعمُّه الفوضى
في الوقت الذي أصبحت فيه الشمس نجماً كاملاً
كانت الكواكب الموجودة في الجزء الداخلي من النظام الشمسي لا تزال تحاول النموّ
فهناك كواكب أوّلية صغيرة تُبنَى
وتصطدم ببعضها وتصبح أكبر وأكبر
حتى تتحوّل في النهاية إلى تلك الكواكب الأربعة الكبيرة التي لدينا في الجزء الداخلي من النظام الشمسي
ولكن داخل مدار المشترى مباشرة توجد منطقة
تنتشر فيها الكواكب المصغّرة وتندر فيها الكواكب الأوّلية
هذا هو حزام الكويكبات
حيث يقلّب المشترى كل شيء ليمنع تكوين كواكب جديدة
المشترى هو أكبر الكواكب
وبالتالي فجاذبيته هي الأقوى في النظام الشمسي
كانت هناك نقطة في النظام الشمسي البدائي
(حيث كان يمرّ المشترى بما يُسمَّى الآن بـ (حزام الكويكبات
رافعاً من سرعات الكواكب المصغرة الموجودة هناك
دافعاً إياها إلى الإصطدام بطريقة تدميرية
فتنفجر
سوف نحاول أن نشعر كيف تبدو الإصطدامات التدميرية في حزام الكويكبات
ولكننا لا نستطيع استخدام أحجار حقيقية لأنها صلبة جداً
بينما السرعات المتاحة لدينا منخفضة جداً
لذلك ما سنفعله هو أننا سنستخدم هذه الحجارة الخاصة خفيفة الوزن
(التي صنعها لنا (رايان جونسون
فنان المؤثرات الخاصة
رايان)، هل يمكنك أن تحدثنا عن هذه الحجارة) الخاصة خفيفة الوزن التي تحاكي الكويكبات ؟
بالتأكيد، هذه العناصر التي طوّرناها هنا
مصنوعة من مادة جبس رغوي
ونحن نستخدمها لمحاكاة الصخور الحقيقية في الأفلام السينمائية وما إلى ذلك
عندما نريد لشيء ما أن ينكسر مع كونه يبدو صلباً
فإن هذه الأشياء تنكسر بسهولة وتتفتت
إذاً ما فعلناه هو أننا أخذنا نفس هذه المادة
وصنعنا منها واحدة أكبر
لنستخدمها في محاكاة كويكب
إذاً سوف نستخدم اثنتين من هذه، ونضربهما معاً بقوة شديدة
وسوف يحاكي هذا -كما نأمل- اصطدام كويكب
إذاً في نظرك ما هي السرعة التي سنحتاج إليها لنضربهما بها حتى يتهشما ؟
نحن فقط نحتاج إلى أن نُسقِط إحداهما فوق الأخرى من ارتفاع معقول
شيء مثل هذا
حسناً، فلنجرّب
فلنسقط الثقل الرصاصي
مسافة السقوط تبلغ 18 قدم تقريباً
مما سيمنح الكويكب الساقط سرعة تساوي 37 ميلاً في الساعة
أكثر قليلاً .. رائع .. هنا بالضبط
حسناً يا (رايان)، نحن مستعدون لهذا السقوط
حسناً، هناك رياح، ولكننا سنرى كيف سيجري الأمر
تماماً ! هذا ممتاز
رائع - حسناً، يمكنني القول أن الأمر قد نجح -
شكراً
نعم، هذا يبدو جيداً - بلى -
هذا مدهش، إلى أي مدى تناثر فعلاً
صحيح، إذاً في حزام الكويكبات
سوف تتجاذب كل هذه القطع مع بعضها مرة أخرى وتكوّن كومة من الحطام
"والتي نسميها اليوم "كويكب
ولكن إذا كانوا يبدأون في التجمع معاً طوال الوقت
أليست تلك في الواقع هي نفس العملية التي تكوّن الكواكب ؟
لماذا لا يتكوّن الكوكب في هذه الحالة ؟
حسناً، لا، لأنه بعد ذلك سوف يظل هذا الشيء يُضرَب مرات ومرات
لذلك فإن هذه الأشياء تظل تُسحَق بفعل الإصطدامات
وكل ما يتبقى لديك هو أكوام صغيرة منفردة من الحطام
ناهيك عن كوكب كامل
وهل يماثل هذا بشكل معقول ما تعتقد أن اصطدام الكويكبات قد يكون ؟
في الحقيقة هذا مثال جيد جداً
لأنك تحصل على قطع كبيرة، وتحصل على تراب أيضاً
وبالتالي ما نعتقد أنها كويكبات هي مجرد أكوام حطام
تتألّف من هذه القطع الكبيرة وهي مجتمعة مع بعضها ومغطاة بعد ذلك بالغبار
وبالتالي، نعم، أعتقد أنك قد قمت بعمل جيد
هذا يبدو كبدايات كويكب
رائع .. حسناً، أنا سعيد لأن الأمر قد نجح - صحيح -
حزام الكويكبات ليس هو المنطقة الوحيدة في النظام الشمسي الناشيء التي لا تستطيع فيها الكواكب أن تتكوّن
ففي الأطراف الخارجية للنظام الشمسي
تدور حلقة أخرى من الأشياء الصغيرة في صمت متجمد
(ألا وهي (حزام كايبر
حزام كايبر هو منطقة توجد عند مدار نبتون وما وراءه
وتحوي عدداً كبيراً من الأجسام الصخرية والمتجمدة
البعيدة جداً عن بعضها البعض
إنها لم تتمكن أبداً من أن تلتحم مع بعضها لتكوّن كوكباً
لأنه ببساطة ليس هناك ما يكفي منها على مسافة كافية من بعضها البعض
بعد 50 مليون عام من ولادة النظام الشمسي
كان كل من (حزام كايبر) و (حزام الكويكبات) يحمل مائة مرة قدر ما يحمله اليوم من الأجسام
هذه الأجسام سوف تلعب دوراً تدميرياً هائلاً ولكنه حيويّ في التطوّر الأخير للكواكب الصخرية الداخلية بما فيها الأرض
الكواكب الداخلية تستغرق عشرة أمثال الوقت الذي تحتاجه الكواكب الضخمة خارج خط الجليد لكي تتكوّن
بعد 75 مليون عام، تكون العملية قد شارفت على الإنتهاء
على بُعد 93 مليون ميل من الشمس الصغيرة
تكون الأرض الأوّلية قد بلغت حجم الكوكب
في مدار مستقر نسبياً
إلاّ أن هناك جسم كونيّ يطاردها خِلسة
في الحقيقة يُعتقَد أن الأرض في طورها الأوّل كانت مصحوبة بكوكب آخر
(كوكب أوّلي يُدعَى (ثيا
والذي كان في الحقيقة في مدار مماثل للأرض
مما جعله بالتالي يتبع نفس المسار تقريباً
ولملايين السنين
طارد الكوكبان الشقيقان بعضهما حول الشمس في ثنائي خطير
ولكن هناك اصطدام قادم
سوف يكون له عواقب هائلة على مصير الأرض
لقد استمرّ تكوين نظامنا الشمسي 80 مليون عام
منذ انهيار سحابة الغازات العملاقة الذي بدأ العملية
الكواكب الداخلية تشكلت بصفة عامة
أما الآن، فالأرض التي سوف تحمل الحياة يوماً ما
تواجه احتمالية حدوث موت فظيع مبكر
(لملايين السنوات، ظلت الأرض مطاردة بالكوكب الأوّلي (ثيا
يطوف الجسمان جوهرياً في نفس المدار
وتدريجياً يصبحان أقرب فأقرب
والآن بالنسبة للأرض ولـ (ثيا) .. لقد حان وقت الطحن
لا بد أن اصطدام الأرض و(ثيا) في صدر تاريخ النظام الشمسي، لا بد أنه كان حدثاً مثيراً
لقد أتى جسم في حجم المريخ واصطدم بجانب الأرض
ناثراً جزءاً من قشرة وغطاء كلا الجسمين في الفضاء
مكوّناً حلقة من البقايا التي تكوّن منها القمر فيما بعد
وبعد نجاتها من الكارثة واكتسابها قمراً
تنتظم الأرض كأحد الكواكب المستقرة
للجزء الداخلي من النظام الشمسي
وتنتقل الدراما الآن إلى الكواكب الغازية
التي تهدد مداراتها المتنقلة بقلب النظام الشمسي رأساً على عقب
عند عمر يناهز 500 مليون عام
تكون كل كواكب النظام الشمسي قد تكوّنت
ولكنها تكون محاطة بالبقايا في القرص الكوكبي
إنها في حركة دائمة
بينما تتكوّن أمواج من الكثافة في القرص
تسبح الكواكب تقريباً
على أمواج من المادة في القرص نفسه
أنت بالفعل تخلط كل شيء على المتن تماماً
من حيث تتكوّن الكواكب إلى حيث نراها في النهاية
في النظام الشمسي البدائي
الثلاثة كواكب الخارجية كمجموعة
كانت أقرب إلى الشمس عمّا هي اليوم
وكان مدار نبتون الأصلي داخل مدار أورانوس
على عكس مكانه الحالي
وبالإضافة إلى ذلك، فإن كلا من حزام الكويكبات وحزام كايبر كان يحمل مائة مرة قدر ما يحمله اليوم من المواد
الأجسام الصغيرة التي يحملها كلا الحزامين يتم قذفها باستمرار
بتأثير الكواكب الضخمة وجاذبيتها الهائلة
ومع ضخامة حجمها، تتفاعل الكواكب الكبيرة في كل مرة تقذف فيها أحد الكواكب المصغرة لمكان آخر
ربما تكون التفاعلات صغيرة
ولكنها تجتمع لتجعل مدارات الكواكب العملاقة تنتقل إلى أماكن جديدة
في البداية كانت الكواكب الخارجية تميل إلى أن تتجوّل قليلاً
لقد هاجرت
ثم أرسل كل من زحل وأورانوس ونبتون كواكباً مصغرة باتجاه الشمس
وهذا يعني أنهم اضطروا بصفة عامة إلى التحرك إلى الخارج
بينما قذف المشترى كواكباً مصغرة إلى الخارج لمسافات بعيدة جداً
حتى أنه قد يكون قد أخرجهم من النظام الشمسي
وهذا يعني أن المشترى اضطر إلى أن يتحرك إلى الداخل
ما الذي يحدد اتجاه هذه الحركة سواء إلى الداخل أو إلى الخارج ؟
إنها تنتج من قانون فيزيائي ينص على أن الطاقة لا تفنَى أبداً
عندما يطرد كوكب ما كوكباً مصغراً
يضطر الكوكب نفسه إلى أن يتحرك قليلاً إلى الداخل
وفي هذا حفاظ بسيط على الطاقة
إذ أنه يمنح الكوكب المصغر الكثير من الطاقة
مُلقياً إياه بعيداً هناك
وهذا يعني أن الكوكب نفسه يجب أن يتحرك إلى الداخل لأنه يفقد طاقة
إذا فقد جسم يدور في فلك ما طاقة، فإنه لا يظل يتحرك بنفس السرعة
هذا يعني أنه ينزل إلى مدار أقل
توضح مدينة الملاهي مرة أخرى القوى التي نحن بصدد الحديث عنها
تُشَدّ إليه قطعة من المطاط لقذف الحصى (Y) المِرْجام (النِبْلة): عود على شكل حرف
وفي هذه الحالة، نقصد تأثير المِرْجام
إنها دَفعة تثاقلية يمكن للكواكب الكبيرة أن تعطيها للأجسام الصغيرة
(في السبعينيات، استغلها العلماء لتسريع مركبة الفضاء (فوياجر
وهي تتأرجح من كوكب لآخر في الجزء الخارجي من النظام الشمسي
هنا على الأرض، يمكننا أن نتخيل المِرْجام كقطار ملاهي على الحافة
لعبة قطار الملاهي المرتد التي لدينا هنا
هي مثال جيد للعمليات التي يتضمنها تأثير المِرْجل
فالجاذبية التي تجعل هذا يعمل هنا على الأرض
هي جاذبية الأرض
إنها تشدّ العربة إلى الأسفل، ثم تشدّها أسفل المنحدر، وبعد ذلك
تصعد العربة المنحدر مرة أخرى
بسبب كمية الحركة التي اكتسبتها من هبوط المنحدر
ماذا لو أضفنا المشترى إلى النظام ؟
الآن سوف تشدّ جاذبية المشترى الجسم إليه
ولكن المشترى سيجعله يدور حول الكوكب
فيدور حول المشترى
وتعطيه حركة المشترى ركلة إضافية
حتى يحصل على كمية حركة أكبر من تلك التي أتى بها
وينطلق مرة أخرى صاعداً المنحدر وخارجاً نحو الفضاء
لقد أحدثت الملايين من عمليات الشد الصغيرة
تغييرات طفيفة في مدارات الكواكب
لأكثر من نصف بليون عام
الأرض والكواكب الأخرى قد تستقر في ظروف تجعلها مُهيئة للحياة الأولية
وإذا كان الأمر كذلك، فإنها على وشك أن تُمحَى؛ حيث يصل العملاقان الغازيان، المشترى وزحل
(إلى نقطة تحوّل بارزة تُسَمَّى (الرنين
بمجرد أن وصل المشترى وزحل إلى نقطة الرنين، كان الأمر كارثياً
فقد تفرّق النظام الشمسي بأكمله عن بعضه في مليون عام فقط
والذي يُعَدّ وقتاً ضئيلاً للغاية مقارنة بعمر النظام الشمسي
الرنين) يعني أنه في كل مرة يُتِم فيها زحل دورة كاملة حول الشمس)
فإن المشترى يُتِم دورتين
وكنتيجة لذلك، يقترب المشترى وزحل بشدة من بعضهما
في نفس النقطة من النظام الشمسي بصورة منتظمة ومستمرة
صانعَيْن مضخة جاذبية هائلة
إنها تشبه دفع طفل على أرجوحة
إذا ضربت الطفل على الأرجوحة بدقة في الوقت الصحيح
يمكنك أن تجعل الحركة أعلى وأعلى
أكبر تأثير درامي يقع على الكوكبَين العملاقَين الخارجيَّيْن
بينما كانت جميع الكواكب تدور حول النظام الشمسي
مع وجود تفاعلات تجاذبية بينها
أحد أكثر الأشياء المذهلة التي حدثت
هو أن أورانوس ونبتون قد تبادلا الأماكن بالفعل
وبالتالي فإن نبتون الآن أبعد من أورانوس
الرنين) تحوّل عنيف)
يسري تأثيره في أنحاء النظام بسرعة مدهشة
ليس مغيّراً المدارات فحسب
بل ومنظفاً أيضاً معظم الأجسام الصغيرة الموجودة في النظام
المشترى وحده متنمّر تثاقلي إلى حد كبير
وقد استنفد حزام الكويكبات تدريجياً
أما (رنين) المشترى وزحل، فقد سبب استنفاداً فاجعاً
لكل من حزام الكويكبات وحزام كايبر
تسعة وتسعون في المائة من الأجسام الموجودة في حزام الكويكبات وحزام كايبر تم تنظيفها
بينما تم إلقاء معظمها خارج النظام الشمسي
إلا أن بعضها انغمس بداخله
ومسحوبة بقوة جاذبية الشمس
تخترق تلك الأجسام الفضاء متجهة نحو الجزء الداخلي من النظام الشمسي
كيف ستهرب الكواكب الداخلية -بما فيها الأرض- من هذا الإنقضاض ؟
لقد وصل تكوين نظامنا الشمسي ذروة عنيفة
بعد 700 مليون عام منذ أن بدأت السحابة قبل الشمسية في الإنهيار
والأرض تقع في خط إطلاق النار
والفوضى التجاذبية للمشترى وزحل
تهاجم كواكب وأقمار الجزء الداخلي من النظام الشمسي بقوة واستمرار
"في حدث يُعرَف الآن باسم "القصف الشديد المتأخر
،الكثير من مواد الجزء الخارجي من النظام الشمسي، أعني هذه المذنبات
سقطت باتجاه الجزء الداخلي من النظام الشمسي
حيث اصطدمت بالكواكب الداخلية وبالقمر
صانعة تلك الحفر التي نراها اليوم
يعتقد بعض الباحثون أن الإصطدامات ربما طهّرَت الأرض بشكل متكرر
وأنه إذا ما كانت الحياة قد نشأت، فإنه قد تم محوها
واضطرت أن تبدأ من جديد
ولكن اصطدام الأجسام القادمة من الفضاء
إلى جانب عنفها
ربما جلبت منفعة أيضاً
ربما لم تكن الأرض لتحصل على كل الماء الذي تملكه اليوم
إذا لم تكن قد قُصِفَت بالمواد القادمة من الجزء الخارجي من النظام الشمسي
ويفترض البعض أن الكثير من الماء الذي لدينا على الأرض
"هو في الحقيقة ناتج عن اصطدامات فترة "القصف الشديد المتأخر
الآن، وبعد مرور 4.6 بليون عام منذ ولادة النظام الشمسي
الخطر المستمر -والبعيد- من ضربة كويكب ضخم
يعني أن القصة لم تنتهِ بعد
إذ أن ما هو أكثر أهمية هو مئات الكويكبات الدقيقة
التي تضرب الكوكب كنيازك
فدراستها تخبرنا إذا ما كان تكوين النظام الشمسي قد حدث حقاً بالكيفية وفي الوقت اللذان نعتقد أنه قد حدث بهما
(أنا أمسك بعيّنة من نيزك (أيندي
نيزك (أيندي) هو شظية صخرية
سقطت في المكسيك بالقرب من قرية (أيندي) عام 1969
أحد مكوّنات النيزك
هي هذه المركّبات المتضمَّنة الغنية بالكالسيوم والألومنيوم
هذه الأجسام البيضاء التي تراها على السطح
هذه هي أقدم المواد المعروفة في النظام الشمسي
ونحن نعرف هذا عن طريق تحديد العمر باستخدام نظائر مشعة
في مختبره ذو التقنية المتقدمة في جامعة كاليفورنيا في لوس أنجيلوس
يقوم عالِم الكيمياء الكونية (إد يانج) وزملاؤه بفحص عينات دقيقة من نيازك قديمة بعناية
هناك قطعة كبيرة بيضاء في المنتصف
نحتاج أن نقتطعها
أجهزة الليزر الدقيقة في المختبر تستهدف القِطَع
مُحْدِثة ثقوباً لا تتعدَّى قطر شعرة الإنسان
التحليل المعقّد يقيس العناصر المشعة
التي تعمل كساعات ذرية
في بدايات عام 2011
قام علماء الكيمياء الكونية في مختبر مماثل في جامعة ولاية أريزونا
بتحديد عمر جزء من نيزك شمال أفريقي بدقة متناهية إلى 4.5682 بليون سنة
أقدم مادة وُجدَت على الأرض على الإطلاق
أقدم من عمر الكوكب نفسه
في أغسطس 2011، وصلت مركبة الفضاء (دون) إلى حزام الكويكبات
مصدر معظم النيازك
تبدأ الصور المقرَّبة لـ (فيستا)، ثاني أكبر الكويكبات، حِقبة جديدة في سرد قصة النظام الشمسي
(أحد الأشياء المثيرة بشأن مهمة (دون
هي أننا سوف نحصل على أوّل لمحة لنا من شيء كان في الأساس كوكباً صغيراً
تكوّن في بداية النظام الشمسي مباشرة
منذ ولادته في أوائل تاريخ النظام الشمسي
لم يتم إزعاج (فيستا) بالطقس أو بالقوى الجيولوجية المختلفة التي غيّرت الكواكب على مر الزمن
إنه مثل بعض الكواكب الأكبر حجماً؛ يملك براكيناً، وله نواة
ولكنه وبخلاف هذه الكواكب الأكبر، لم يحدث له الكثير غير هذا
في الأربعة بليون عام ونصف الماضية
إذاً فنحن حتماً لدينا نافذة على أقصى بدايات تاريخ النظام الشمسي
سوف يدور (دون) حول (فيستا) لمدة عام
قبل أن يذهب لقضاء عام آخر في الدوران (حول أكبر كويكب، ألا وهو (سيريس
وفي تلك الأثناء، بدأ (جونو) -مسبار (ناسا)- للتو رحلته إلى المشترى
حيث سيقوم بزيارة الكوكب العملاق
لتحديد ما إذا كان يملك فعلاً نواة صلبة
وإذا ما كان أيضاً قد تكوّن باكراً وسريعاً كما يعتقد العلماء الآن
والأهم من ذلك هو النجوم الأخرى وأنظمتها الشمسية الخاصة بها
التي يُلقِي تكوينها بالضرورة الضوء على نظامنا نحن
أهم سبب لفهم الطريقة التي تكوّن بها النظام الشمسي
كان لمعرفة ما إذا كنا نحن عاديين أم لا
عندما تنظر إلى الخارج وتنظر إلى أنظمة شمسية أخرى قيد الإنشاء بتلسكوباتنا اليوم، مثل (الجبار) وغيرها من الأماكن
نريد أن نجيب عن هذا السؤال "إلى أي مدى نظامنا الشمسي عادي ؟"
بعد إطلاقه في عام 2009، فإن مهمة (كِبلَر) تنطلق الآن بالسرعة القصوى
وقد تعرّفت 1200 كوكب محتمَل حول نجوم أخرى
بعض الأنظمة تحوي كواكباً بحجم المشترى
بالقرب من شموسها أو في مدارات غير متوازنة
والبعض الآخر يحوي مجرد كواكب صغيرة
تزدحم بالقرب من المنطقة الساخنة لنجومها
ولكن كواكب نظامنا الشمسي لها مدارات شبه دائرية
وهي منتشرة في نظام مستقر يبدو تقريباً أنه متقن إلى حد كبير
أحد أكبر مفاجآت العِقد الماضي
عندما بدأنا اكتشاف أنظمة كوكبية أخرى
كانت حقيقة أن نظامنا الشمسي يبدو أنه أحد الغرائب
لأن نظامنا الشمسي منتظم جداً في المقام الأول
هل تكوّن النظام الشمسي بواسطة العمليات التي يمكننا مراقبتها وهي تحدث اليوم ؟
أم أننا بطريقة ما مميَّزون ؟
هذا يصل بنا إلى نقطة ما إذا كانت الحياة مميَّزة أم لا
وهذا السؤال قد يكون هو أهم الأسئلة على الإطلاق
حيث أن قصة حياة الشمس وكواكبها
تصبح بالضرورة قصة حياة الحياة نفسها
وحياة البشر على الأرض؛ ومكاننا النهائي
سواء كنا وحدنا، أو وسط الكثير .. في الكون
ترجمة : د. محمد جمال الدين عبيد el_zareef@hotmail.com