أهم الاكتشافات التي توصلنا إليها من خلال استكشاف كوكب زحل

يأتي زحل في المرتبة الثانية بعد المشتري في كثير من النواحي ــ من حيث الحجم والعمر وبروز الخطوط ــ ولكن من حيث الإثارة العلمية، فإنه قادر بكل تأكيد على التفوق. ويثير زحل الاهتمام العلمي ليس فقط باعتباره كوكبا، بل كنظام. ومن بين صفاته الجذابة، يتمتع زحل بحلقة كثيفة وأقمار مغرية قد تؤوي حياة. ويمكن لعلماء الفضاء من مختلف التخصصات، من الجيولوجيين إلى علماء الغلاف الجوي إلى أولئك الذين يدرسون إمكانية وجود حياة على عوالم أخرى، أن يجدوا مكانهم في دراسة ركن من أركان نظام زحل.

1. إنسيلادوس هو موقع رئيسي للبحث عن حياة خارج كوكب الأرض

لقد أحدث القمر الصغير، الذي لا يتجاوز حجمه ولاية أريزونا أو كولورادو، ضجة هائلة بين العلماء. تخفي البقعة المتجمدة سرًا هائلاً: تحت غلافه الجليدي يوجد محيط من الماء السائل. يأتي "الثلج" من الماء السائل الذي يهرب من إنسيلادوس ويسقط على سطح القمر في شكل جزيئات جليدية. وعلى الرغم من أن السطح يشهد درجة حرارة باردة تبلغ 330 درجة فهرنهايت تحت الصفر، فإن الجزء الداخلي من إنسيلادوس ينعم بدرجة حرارة تبلغ حوالي 200 درجة فهرنهايت، وذلك بفضل التسخين المدّي من زحل. تسحب جاذبية الكوكب الأم الهائلة القمر الصغير وتدفعه باستمرار حتى يصبح الجزء الداخلي دافئًا. ونتيجة لذلك، يكون الجزء الداخلي دافئًا بما يكفي لاحتواء الماء السائل.

2. تضاريس تيتان تشبه تضاريس الأرض، مع اختلاف جوهري واحد

مثل إنسيلادوس الصغير، فإن تيتان، أكبر أقمار زحل، هو أيضًا عالم رطب ومرشح للسكن. يختبئ محيط من الماء السائل في داخل القمر، وعلى السطح الخارجي، تتدفق الأنهار والبحيرات والبحار بالميثان السائل بدلاً من الماء. تقول كيلي ميلر، عالمة الكواكب في معهد ساوث ويست للأبحاث، إن القمر لديه دورة ميثان تعكس في كثير من النواحي دورة المياه على الأرض. تعتقد هي وعلماء آخرون أن نفس الظواهر الجوية التي تحدث على كوكبنا تحدث على تيتان، باستثناء أنها مدفوعة بالميثان. مثل الأرض، احتفظ تيتان بغلاف جوي كبير، وهو القمر الوحيد في نظامنا الشمسي الذي يحتفظ به. يتكون الغلاف الجوي في الغالب من النيتروجين، مثل الأرض، ولكنه يحتوي أيضًا على جزيئات عضوية معقدة ترسم العالم بضباب برتقالي. إن هذه الهيدروكربونات الضخمة، التي استنشقها مسبار هويجنز الذي أسقطته كاسيني على القمر في عام 2005، تستقر في نهاية المطاف خارج الغلاف الجوي وتغطي الأرض، مثل قشرة من السخام. وتعادل المركبات الكربونية على سطح تيتان مئات المرات من احتياطيات الوقود الأحفوري على الأرض.

مقارنة سريعة بين تيتان والأرض

العنصر	تيتان	الأرض
السائل السطحي	الميثان السائل	الماء السائل
الدورة الجوية	دورة ميثان	دورة مياه
الغلاف الجوي	كبير وغني بالنيتروجين مع ضباب عضوي	كبير وغني بالنيتروجين
المخزون الكربوني السطحي	مئات المرات من احتياطيات الوقود الأحفوري على الأرض	المرجع للمقارنة

3. العواصف المجنونة تعمل بوقود غير متوقع

كل 30 عامًا أو نحو ذلك، تتشكل عاصفة بحجم كوكب في الغلاف الجوي لزحل. يمكن أن تستمر العواصف لأشهر، لكن آثارها يمكن أن تستمر لقرون. اكتشف بحث أجراه عالم الكواكب بجامعة ميشيغان تشنغ لي الجاني الشائع وراء عواصف زحل: الماء. يمنع الجزيء، الثقيل بين الجسم الهائل من الهيدروجين والهيليوم اللذين يشكلان معظم وزن زحل، الحرارة من التبدد من القلب، حتى تتراكم طاقة كافية لرفع الجزيء من الأعماق على شكل بخار. يقول لي إن الآلية تشبه قدر الضغط، حيث يعمل الماء الثقيل كصمام تحرير. في النهاية، تكون الطاقة الجماعية المنبعثة كافية لتغذية إعصار يدور حول الكرة الأرضية.

كل 30 عامًا تقريبًا

هذا هو الإيقاع التقريبي لتشكل العواصف العملاقة في غلاف زحل الجوي، رغم أن آثارها قد تبقى لقرون.

4. مسدس يتوج القطب الشمالي

يغطي تيار نفاث طويل العمر القطب الشمالي لزحل، حيث تتبع حافة السحابة خط عرض 77 درجة. ويعتقد العلماء أن هذه الحافة السداسية تميز الطرف الشمالي للكوكب منذ زمن طويل، وقد تأكد حضورها بوضوح مع صور المركبات الفضائية.

كيف ظهر السداسي في رصد العلماء

أوائل الثمانينيات

التقطت تحليقات فوييجر أجزاء من الشكل السداسي بالصدفة تقريبًا في صور متفرقة.

1988

عند إعادة فحص الصور، أدرك العلماء أن هناك بنية سداسية متصلة بالفعل عند القطب الشمالي.

عصر كاسيني

وفرت كاسيني صورًا عالية الدقة أظهرت السداسي بوضوح، مع إعصار مركزي ودوامات أصغر داخل المنطقة المحيطة.

يدور إعصار مركزي على القطب مباشرة، بينما تنتشر دوامات أصغر حجمًا في بقية الفضاء السداسي، والعديد منها تدور في اتجاهات متعاكسة. تكشف الصور عن إعصار يمتد لمسافة 20 ألف ميل عرضًا، ويبلغ ارتفاعه 180 ميلًا ويتصاعد بسرعة 300 ميل في الساعة. الميزة الأكثر غرابة هي التناظر المذهل للعاصفة، وهو ما أبقى هذا الشكل السداسي موضع حيرة علمية.

5. يتوافق محور القطب المغناطيسي مع محور الدوران

من بين جميع الكواكب في النظام الشمسي، فإن زحل هو الكوكب الوحيد الذي يتوافق محور قطبه المغناطيسي مع محور دوران الكوكب. وعلى الكواكب الأخرى ذات المجال المغناطيسي، بما في ذلك الأرض، يكون محور القطب المغناطيسي ومحور الدوران مائلين بعيدًا عن بعضهما البعض، ويتقاطعان مثل حرف X. أما على زحل، فما لديك هو حرف I مثالي. وهذا الافتقار إلى الإزاحة يعيق محاولات حساب سرعات دوران الكوكب باستخدام الطرق التقليدية. وعادة ما يستخدم الباحثون المجال المغناطيسي لمعرفة الوقت على الكواكب الغازية العملاقة، لكنهم لم يكتشفوا كيفية القيام بذلك مع التكوين الفريد لزحل. وفي حين تم تحديد طول اليوم على كوكب المشتري بدقة تصل إلى ميلي ثانية، فإن تقديرات دوران زحل تختلف بمقدار 20 دقيقة.

6. حلقات زحل تعطي لمحة عن داخل الكوكب

لا تقتصر أهمية حلقات زحل على مظهرها الشهير، بل تعمل أيضًا كوسيلة غير مباشرة لفهم ما يجري داخل الكوكب. فحركة الجسيمات الجليدية وتموجاتها تحمل إشارات إلى البنية الداخلية والطبقات العميقة.

كيف تكشف الحلقات ما في داخل زحل

1

جسيمات مرتبطة بجاذبية شديدة

تدور شظايا جليدية، من أحجام كبيرة إلى حبيبات دقيقة، حول زحل تحت تأثير جاذبيته القوية.

2

الحلقات تستجيب لما تحتها

هذا الارتباط الجاذبي يجعل الجسيمات حساسة للاضطرابات الداخلية، فتظهر في الحلقات على هيئة موجات ولوالب.

3

قراءة التموجات

استفاد العلماء من ملاحظات كاسيني لهذه الأنماط لاستخلاص معلومات عن الغلاف الجوي وداخل الكوكب.

4

استنتاجات عن البنية الداخلية

أشارت النتائج إلى طبقات غازية مستقرة، ونواة صخرية منتشرة على الأرجح، واحتمال دوران الطبقات بسرعات مختلفة.

يشتهر زحل بحلقاته المذهلة، والتي تمتد لمسافة 175000 ميل من الكوكب. يعتقد العلماء أن حلقات زحل هي بقايا ممزقة من قمر كان قريبًا جدًا منه. تدور شظايا جليدية بحجم الجبال أو صغيرة بحجم حبيبات الرمل حول الكوكب، مقيدة بجاذبيته الهائلة. هذا المقود الجاذبي الضيق يجعل الجسيمات الجليدية في الحلقة حساسة للدحرجة أدناه. يمكن أن تكشف الموجات في الحلقات عن أدلة حول الغلاف الجوي للكوكب وداخل الكوكب. خلال فترة حياتها، جمعت كاسيني ملاحظات عن اللوالب في الحلقة والتي كشفت عن اكتشافين رئيسيين. أولاً، يتكون زحل من طبقات غازية مستقرة ومن المحتمل أن يكون له نواة صخرية منتشرة. ثانيًا، من المحتمل أن تدور الطبقات بسرعات مختلفة.