سیاره ای که هر فصل آن 29.5 سال و یک سال آن 84 سال زمینی طول می کشد

از یونس بخشی

زحل یا کیوان، یا به باور رومیان اورانوس خدای کشاورزی، پدر زئوس (مشتری) و شوهر گایا (زمین). در زبان انگلیسی کلمه Saturday برگرفته از کلمهSaturn است.

در فاصله ای حدود 1.429.400.000 کیلومتر و یا 9.54 واحد نجومی دور تر از خورشید سیاره گازی زیبا با حلقه های اسرار آمیز ( دومین سیاره بزرگ) در گردش است که از گذشته ها شناخته شده بود. برای اولین بار گالیله در سال 1610 با استفاده از تلسکوپ ساخته خود اش تصویر عجیب و غریب سیاره را رصد نموده و از دیدن آن مات و مبهوت شد. او فکر می کرد که در حقیقت سه سیاره را دیده که یکی در داخل دیگر قرار دارند. نظارت های اولیه زحل به دلیل اینکه در زمان گردش برای ناظر زمینی گاه از لبه و گاهی هم از روبرو دیده میشود، بسیار مشکل و پیچیده به نظر میرسید، زیرا چهره زحل به علت جابجا شدن قطبین آن که باعث تغییر فصل ها می گردد، تغییر می کند.

در سال 1659 کریستیان هیگینز بصورت دقیق ساختار هندسی حلقه های زحل را آشکار ساخت. این حلقه ها در منظومه شمسی ما خاص و نادر بودند، اما در سال 1977 حلقه های ضعیف و کم رنگی بدور سیاره اورانوس و سپس بدور مشتری و نپتون نیز کشف گردید. برای اولین بار در سال 1979 سفینه فضایی پایونیر 11 و سپس ویجر 1 و 2 هر کدام به ملاقات این سیاره رفتند. سفینه فضایی کاسینی - هیجین (که تحت پروژه مشترک میان ناسا و ایسا به سوی زحل فرستاده شده) به تاریخ 1 جولای 2004 انجن اصلی خود را روشن کرد تا در دام جاذبه این سیاره بیافتد و در مدار آن قرار بگیرد. این سفینه تحت یک مأموریت چهار ساله قصد دارد تا سیاره حلقه دار را با اقمار اسرار آمیز، حلقه های حیران کننده و محیط مقناطیسی پیچیده آن بررسی کند.در جریان این مأموریت، کاسینی 74 دور مداری، 44 گذر یا عبور نزدیک از کنار اقمار یخی آن را تکمیل می کند. زحل از چشم یک تلسکوپ کوچک بصورت یک سیاره مسطح ( هموار) دیده می شود. قطر استوای زحل (120،536 کیلومتر) با قطر قطبی (108،728 کیلومتر آن) حدود 10 درصد تفاوت دارد. این تفاوت به علت گردش سریع و حالت یا ساختار نرم و روان آن است. سیارات گازی دیگر نیز پهن و هموار اند، اما نه به این اندازه. از نظر غلظت و چگالی زحل با داشتن کمترین غلظت (0.7؛ کمتر از غلظت آب) کم چگال ترین سیاره در نظام شمسی ماست. ساختار آن همانند مشتری با 75 درصد از هایدروژن، 25 درصد هیلیوم و رگه های از آب، میتان، آمونیا و “سنگ” تشکیل شده و بیشتر به سحابی خورشیدی یا ابر عظیمی شباهت دارد که منظومه شمسی ما را ساخته است. ساختار داخلی زحل مرکب از هسته سنگی، لایه ای از هیدروژن مایع میتالیک و لایه ای از هایدروژن ذره ای یا مالکولی می باشد و نشانه های از مواد یخی دیگر نیز وجود دارد. هسته زحل بسیار داغ (12000 کلووین) بوده و به مراتب بیشتر از انرژی دریافتی از خورشید، انرژی را به فضا پرتاب می کند. زحل همانند مشتری بیشتر انرژی خود را در نتیجه میکانیزم کلوین هلموتز ( به هم فشردگی و تراکم گرانشی آهسته سیاره) تولید می کند. اما برای توضیح درخشش یا تابندگی زحل این موضوع قناعت بخش نبوده و شاید میکانیزم دیگری، احتمالأ بازتاب یا درخشش هیلیوم در اعماق هسته زحل دلیل آن است.
حلقه های زحل بسیار برجسته و در قسمت استوای سیاره پهن یا عریض تر است. جزئیات ابر های سطحی این سیاره که از زمین قابل رویت نمی باشند، تا زمان رسیدن ویجر ها مشخص نبود. در نیم کره جنوبی زحل لکه سرخ بیضی شکلی (شبیه چشم سرخ مشتری) دیده شده که مواد داخلی آن رنگ آبی را می بلعد و درخشش آن نسبت به رنگ آبی بیشتر است. هرگاه از زمین نگاه کنیم دو حلقه برجسته ( Aو B) و یک حلقه ضعیف یا کم نور (C) بدور زحل دیده می شود. خلاء یا فاصله میان حلقه های ( Aو B) را بنام شکاف یا منطقه کاسینی و خلاء کم نور در قسمت بیرونی حلقه (A) را بنام شکاف اینک می نامند.
تصاویر دریافتی از ویجر ها وجود چهار حلقه کم نور و ضعیف دیگر را بدور زحل نشان می دهد. در واقع حلقه های زحل برخلاف حلقه دیگر سیارات بسیار روشن، و نور را نسبت به سطح زحل بیشتر بازتاب می کنند. اگر چه این حلقه ها از زمین بصورت صفحه های هموار ( با ضخامت کمتر از یک کیلومتر) دیده می شوند، اما در حقیقت از ذرات متفاوت ( از یک سانتیمتر الی چندین متر) تشکیل شده اند که هرکدام بصورت مستقل در مدار خاصی بدور زحل می چرخند و مساحت یک تعداد محدود آن حتی به چندین کیلومتر میرسد. حلقه های زحل بطور فوق العاده نازک اند؛ با اینکه قطر آنها به 250 هزار کیلومتر میرسد. برخلاف ظاهر بهت انگیز، اجزای این حلقات به حدی کم جرم و کوچک اند که اگر همه را روی هم فشرده سازیم، بازهم جسمی با مساحت بیشتر از 100 کیلو متر را نمی سازد. در نگاه اول این ذرات مرکب از یخ آب اند، اما احتمالأ ذرات سنگی با پوشش یخی نیز موجود می باشد. ویجر ها، وجود پیچیدگی و عدم یکنواختی شعاعی را در حلقه ها که بنام ” پره چرخ” یاد می شود، تائید نمودند. وجود این پدیده تا هنوز مشخص نشده اما به احتمال زیاد با میدان مقناطیسی زحل ارتباط دارد. حلقه بیرونی F از چندین حلقه کوچک دیگر ساخته شده که “گره” یا بهم پیوستگی شان رویت می شوند. به باور دانشمندان این “گره” ها، توده هایی از مواد حلقه و یا اقمار بسیار کوچک اند. میان بعضی از اقمار زحل و سیستم حلقه ها رزونانس یا تشدید مداری پیچیده وجود دارد: (اطلس، پرومته و پاندورا) که بنام سیاره های چوپان نامیده می شوند، در حفظ حلقه ها بسیار مهم اند. به نظر میرسد که میماس مسئول معدودیت و کمبود مواد در شگاف کاسینی (شبیه خلاء کیرکوود در کمربند سیارک ها) است. پان در داخل شگاف ایینک و S/2005 S1 (قمر جدید زحل) در مرکز خلاء طشت قرار دارند. بنائأ تمام این سیستم بسیار پیچیده بوده و باید دقیق مورد مطالعه قرار گیرد. وجود حلقه ها بدور زحل ( و دیگر سیارات گازی) تا هنوز ناشناخته است، اما به احتمال زیاد همزمان با سیارات گازی تشکیل شده اند. این سیستم ها پایدار نبوده و طی مراحل جاری و به احتمال زیاد به علت شکست اقمار بزرگتر دوباره تشکیل می شوند. ساختار فعلی حلقه ها احتمالأ چند صد میلیون سال قبل تنظیم شده. نا گفته نماند که زحل نیز همانند دیگر سیارات گازی، میدان مقناطیسی مهمی دارد. تا سال 1997 تنها 18 قمر زحل شناخته شده بود، اما با استفاده از امکانات سفینه فضایی کاسینی تعداد اقمار زحل در جولای سال 2007 به 60 عدد رسید. از نظر بزرگی میماس، انسلادوس، تتیس، دیون، رئا، تیتان و پاپتوس قرار دارند که در فاصله های مختلف ( فاصله میماس با سیاره مادر 188 هزار کیلومتر و فوب دورترین آنها در فاصله حدود 16 میلیون کیلومتر) در گردش اند. به علت فاصله های مختلف زمان گردش برای هر قمر به دور زحل متفاوت است؛ که یک دور کامل برای نزدیک ترین آن 15 ساعت و برای دورترین آنها 550 روز را در بر می گیرد. ( اما بر اساس تازه ترین خبر در مورد کشف 9 قمر جدید در سال 2006، دوره تناوبی آنها بدور زحل بین 862 تا 1300 روز می باشد). بعضی از اقمار در یک مدار ثابت و پایدار مشترک می چرخند. جهت کسب اطلاعات در خصوص اقمار جدید زحل به این سایت مراجعه کنید. در ضمن یک مطلب تازه در مورد حلقه های زحل در سایت آسمان پارس منتشر شده است.

یک خبر جالب و تازه در مورد زحل تحت عنوان ” زحل یک اسفنج بزرگ دارد” در سایت ناسا نشر شده که قسمتی از آن را برایتان ترجمه کرده ام.بر اساس نظارت های اخیر سفینه فضایی کاسینی، یکی از حلقه های زحل در حال خانه تکانی است و در قمر یخی کوچک انسلادوس نیز فواره های از مواد جریان دارد. به گفته آقای فاررل از مرکز پروزا فضایی گودارد ناسا، هر چند فاصله میان حلقه A و انسلادوس 100 هزار کیلومتر است، اما یک ارتباط فیزیکی میان این دو وجود دارد. تا قبل از پرواز کاسینی، فکر می کردیم که این دو، اجرام مستقل و جداگانه ای اند، اما نظارت های دقیق کاسینی نشان داد که انسلادوس در واقع یک سهمی از جرم خود را در لبه بیرونی حلقه A حمل می کند. این پدیده برای ما حیران کننده بود.


دانشمندان کاسینی ( متخصصین پروژه سفینه فضایی کاسینی) برای اولین بار آبفشان های یخی را در قمر انسلادوس کشف کردند. تا قبل از آن، همه فکر می کردند که آبفشان ها محصول محتویات داخل حلقه E می باشند. سپس معلوم شد که محیط یا فضای مقناطیسی زحل وزن خود را با برون ریختن یا فوران ساختن موادی که بعدأ به پلازما تبدیل می شوند ( گازی حاوی ذرات الکتریکی) از انسلادوس از دست می دهد. اکنون دانشمندان تائید کردند؛ پلازما، ابر حلقه ای شکلی را به دور زحل ایجاد می کند که این حلقه سپس توسط حلقه A ربوده می شود و در واقع حلقه A به صورت یک اسنفج، پلازما را جذب می کند. ادامه مطلب در اینجا.