كم منهم. علماء يعلنون اكتشاف الكوكب التاسع جرم سماوي جديد في النظام الشمسي

تقوم حوالي 30 مركبة فضائية من صنع الإنسان في نظامنا الشمسي بجمع معلومات حول كوكبنا ومحيطه. كل عام يتم جمع الأدلة التي تدعم بعض النظريات بينما تدفع البعض الآخر إلى الهامش. فيما يلي بعض الحقائق الأكثر إثارة للاهتمام التي تمكنا من التعرف عليها عن نظامنا الشمسي في عام 2016.

كوكب المشتري وزحل يرميان بالمذنبات علينا

في عام 1994 ، شاهد العالم بأسره المذنب Shoemaker-Levy 9 وهو يصطدم بالمشتري و "ترك أثرًا بحجم الأرض استمر لمدة عام." ثم تحدث علماء الفلك بسعادة أن كوكب المشتري يحمينا من المذنبات والكويكبات.

بفضل مجال جاذبيته الهائلة ، كان يُعتقد أن كوكب المشتري يسحب معظم هذه التهديدات قبل وصولها إلى الأرض. لكن دراسة حديثة أظهرت أن العكس قد يكون صحيحًا ، وأن فكرة "درع المشتري" برمتها ليست صحيحة.

أظهرت عمليات المحاكاة في مختبر الدفع النفاث التابع لوكالة ناسا في باسادينا أن كوكب المشتري وزحل يقذفان على الأرجح بالحطام الفضائي في النظام الشمسي الداخلي وفي المدارات التي تضعهما في مسار الأرض. اتضح أن الكواكب العملاقة تقصفنا بالمذنبات والكويكبات.

النبأ السار هو أن المذنبات التي قصفت الأرض خلال مراحل تطورها ربما تكون قد "حملت مواد متطايرة من النظام الشمسي الخارجي ضرورية لتكوين الحياة".

بلوتو لديه ماء سائل

على مشارف النظام الشمسي المعروف ، تكشف مركبة الفضاء نيو هورايزونز التابعة لوكالة ناسا أشياء غريبة عن الكوكب القزم البعيد بلوتو. بادئ ذي بدء ، من المثير للاهتمام أن لدى بلوتو محيط سائل.

قاد وجود خطوط الكسر وتحليل فوهة بركان كبيرة تسمى سبوتنيك بلانوم الباحثين إلى نموذج يُظهر أن بلوتو يحتوي على محيط سائل بسمك 100 كيلومتر مع محتوى ملح بنسبة 30٪ تحت قشرة جليدية بسمك 300 كيلومتر. إنها مالحة مثل البحر الميت.

إذا كان محيط بلوتو في طور التجمد ، فسيتعين على الكوكب أن ينكمش. لكن يبدو أنه يتوسع. يعتقد العلماء أن هناك نشاطًا إشعاعيًا كافيًا متبقيًا في القلب لتوفير بعض الحرارة على الأقل. تعمل الطبقات السميكة من الجليد السطحي الغريب كعازل ، وربما يعمل وجود الأمونيا كمضاد للتجمد.

يتم تغليف قلب نبتون وأورانوس بالبلاستيك

كيف تعرف ما يكمن تحت سحب عمالقة الغاز البعيدة ، حيث الضغط الجوي أعلى بتسعة ملايين مرة من الضغط على الأرض؟ الرياضيات! استخدم العلماء خوارزمية USPEX لتقديم صورة محتملة لما يحدث تحت غيوم هذه الكواكب غير المفهومة جيدًا.

مع العلم أن نبتون وأورانوس يتكونان في الغالب من الأكسجين والكربون والهيدروجين ، قام العلماء بإجراء حسابات لتحديد العمليات الكيميائية الغريبة التي قد تحدث هناك. والنتيجة هي البوليمرات الغريبة ، والبلاستيك العضوي ، وثاني أكسيد الكربون البلوري ، وحمض الأورثوكربون (المعروف أيضًا باسم "حمض هتلر" لأن تركيبته الذرية تشبه الصليب المعقوف) ملفوفة حول قلب داخلي صلب.

أثناء البحث عن حياة خارج كوكب الأرض على تيتان وأوروبا ، يأمل العلماء أن الماء قد يكون تفاعل مع الصخور في العمليات العضوية. ولكن إذا كان اللب الداخلي ملفوفًا ببلورات وبلاستيك غريبة ، فسيتعين إعادة النظر في بعض الأشياء.

يوجد في عطارد جراند كانيون ضخم

إذا كان هناك نشاط بركاني على كوكب الزهرة والمريخ حتى قبل بضعة ملايين من السنين ، يبدو أن عطارد الصغير قد هدأ قبل 3-4 مليارات سنة. برد الكوكب ، وبدأ في الانكماش والتصدع.

في هذه العملية ، ظهر صدع هائل أطلق عليه العلماء اسم "الوادي الكبير". وفقًا لعلماء جامعة ماريلاند:

يبلغ عرض الوادي 400 كيلومتر وطوله 965 كيلومترًا ، ومنحدرات شديدة الانحدار تخترق 3 كيلومترات تحت التضاريس المحيطة. للمقارنة ، إذا كان "الوادي الكبير" لعطارد موجودًا على الأرض ، فسيكون عمقه ضعف عمق جراند كانيون ويمتد من واشنطن العاصمة إلى نيويورك وديترويت في أقصى الغرب. "

على كوكب صغير يبلغ محيطه 4800 كيلومتر فقط ، يبدو هذا الوادي الكبير وكأنه ندبة رهيبة على الوجه.

كان كوكب الزهرة صالحًا للسكن في يوم من الأيام

كوكب الزهرة هو الكوكب الوحيد الذي يدور للخلف. عند درجة حرارة 460 مئوية ، يكون سطحه ساخنًا بدرجة كافية لإذابة الرصاص ، ويكتنف الكوكب نفسه بغيوم من حامض الكبريتيك. لكن في يوم من الأيام ، ربما تمكنت كوكب الزهرة من دعم الحياة.

منذ أكثر من أربعة مليارات سنة ، كان للزهرة محيطات. في الواقع ، يُعتقد أن هناك مياه على الكوكب منذ أكثر من ملياري عام. اليوم ، كوكب الزهرة جاف جدًا ولا يحتوي على بخار ماء على الإطلاق. دفعت الرياح الشمسية للشمس كل شيء.

يعطي الغلاف الجوي لكوكب الزهرة مجالًا كهربائيًا كبيرًا أقوى بخمس مرات من مجال الأرض. هذا الحقل قوي أيضًا بما يكفي للتغلب على جاذبية كوكب الزهرة ودفع الهيدروجين والأكسجين إلى الغلاف الجوي العلوي ، حيث تهبهما الرياح الشمسية بعيدًا.

لا يعرف العلماء سبب قوة المجال الكهربائي لكوكب الزهرة ، ولكن يمكن أن يكون ذلك لأن الزهرة أقرب إلى الشمس.

الأرض يغذيها القمر

الأرض محاطة بمجال مغناطيسي يحمينا من الجسيمات المشحونة والإشعاع الضار. إذا لم يكن الأمر كذلك ، فسوف نتعرض لأشعة كونية أقوى 1000 مرة من تلك الموجودة الآن. سوف تقلى أجهزة الكمبيوتر والإلكترونيات الخاصة بنا على الفور. لذلك ، من الرائع أن تدور كرة عملاقة من الحديد المنصهر في وسط كوكبنا. حتى وقت قريب ، لم يكن العلماء متأكدين من سبب استمراره في الدوران. في النهاية ، يجب أن يبرد ويتباطأ.

لكن على مدى 4.3 مليار سنة الماضية ، بردت بمقدار 300 درجة مئوية فقط. وبالتالي ، فقدنا قدرًا كبيرًا من الحرارة ، والتي لم تلعب دورًا خاصًا في المجال المغناطيسي. يعتقد العلماء الآن أن مدار القمر يدعم النواة الساخنة للأرض أثناء دورانها ، مما يضخ حوالي 1،000 مليار واط من الطاقة في اللب. قد يكون القمر أكثر أهمية بالنسبة لنا مما كنا نظن.

حلقات زحل جديدة

منذ القرن السابع عشر ، كان هناك جدل حول عدد حلقات زحل الموجودة ومن أين أتت. من الناحية النظرية ، كان لزحل مرة أخرى المزيد من الأقمار وبعضها اصطدم ببعضها البعض. نتيجة لذلك ، ظهرت سحابة من الحطام ، والتي تحللت إلى حلقات و 62 قمرا صناعيا.

من خلال مشاهدة زحل وهو يضغط على السخانات خارج إنسيلادوس ، تمكن العلماء من تقدير القوة النسبية لسحب الغاز العملاق. نظرًا لأن جميع الأقمار الصناعية تم طرحها في مدارات أطول ، فقد سمح ذلك للعلماء بتقدير وقت حدوث العصبة بين الأقمار.

أظهرت الأرقام أن حلقات زحل لا علاقة لها بتكوين الكوكب قبل أربعة مليارات سنة. في الواقع ، باستثناء أقمار تيتان وإيابيتوس الأبعد ، يبدو أن أقمار زحل الكبيرة قد تشكلت خلال العصر الطباشيري ، عصر الديناصورات.

هناك 15000 كويكب كبير جدًا في المنطقة المجاورة لنا.

في عام 2005 ، تم تكليف ناسا بإيجاد 90٪ من الأجسام الكبيرة في الفضاء القريب من الأرض بحلول عام 2020. حتى الآن ، وجدت الوكالة 90٪ من الأجسام التي يبلغ ارتفاعها 915 مترًا أو أكبر ، لكن 25٪ منها فقط يبلغ ارتفاعها 140 مترًا أو أكبر.

في عام 2016 ، مع اكتشاف 30 اكتشافًا جديدًا في الأسبوع ، اكتشفت ناسا 15000 جسمًا. للإشارة: في عام 1998 ، وجدت الوكالة 30 قطعة جديدة فقط في السنة. تقوم ناسا بفهرسة جميع المذنبات والكويكبات الموجودة حولنا للتأكد من أننا نعرف متى يكون هناك شيء على وشك أن يضربنا. ومع ذلك ، تندلع الشهب أحيانًا دون سابق إنذار ، مثل تلك التي انفجرت فوق تشيليابينسك في عام 2013.

لقد حطمنا الجهاز عمدا على مذنب

دارت المركبة الفضائية روزيتا التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية حول المذنب 67P / Churyumov-Gerasimenko لمدة عامين. قام الجهاز بجمع البيانات ووضع المسبار على السطح ، وإن لم يكن ذلك ناجحًا تمامًا.

أدت هذه المهمة التي استمرت 12 عامًا إلى عدد من الاكتشافات المهمة. على سبيل المثال ، اكتشف Rosetta الحمض الأميني الجلايسين ، وهو اللبنة الأساسية للحياة. على الرغم من أنه كان من المفترض منذ فترة طويلة أن الأحماض الأمينية يمكن أن تكون قد تشكلت في الفضاء عند فجر النظام الشمسي ، فقد تم اكتشافها فقط بفضل Rosetta.

عثر Rosetta على 60 جزيئًا ، 34 منها لم يتم العثور عليها مطلقًا على مذنب من قبل. أظهرت أدوات المركبة الفضائية أيضًا اختلافًا كبيرًا في تكوين ماء المذنب ومياه الأرض. اتضح أنه من غير المحتمل ظهور الماء على الأرض بسبب المذنبات.

بعد مهمة ناجحة ، اصطدمت وكالة الفضاء الأوروبية بالمركبة بمذنب.

حُلَّت ألغاز الشمس

تحتوي جميع الكواكب والنجوم على مجالات مغناطيسية تتغير بمرور الوقت. على الأرض ، تتقلب هذه الحقول كل 200000-300000 سنة. لكنهم الآن متأخرون.

كل شيء يحدث بشكل أسرع في الشمس. كل 11 عامًا أو نحو ذلك ، تنعكس قطبية المجال المغناطيسي للشمس. يصاحب ذلك فترة من النشاط الشمسي المتزايد والبقع الشمسية.

ومن الغريب أن كوكب الزهرة والأرض والمشتري يصطفان في هذا الوقت. يعتقد العلماء أن هذه الكواكب يمكن أن تؤثر على الشمس. ووجدت الدراسة أنه مع محاذاة الكواكب ، تتحد جاذبيتها لإحداث تأثير مدّي على بلازما الشمس ، مما يؤدي إلى شدها وتعطيل المجال المغناطيسي للشمس.

أعلن العلماء في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا الاكتشاف. حتى الآن ، لم ير أحد شيئًا جديدًا من خلال التلسكوب. وفقًا لمايكل براون وكونستانتين باتيجين ، تم اكتشاف الكوكب من خلال تحليل البيانات المتعلقة باضطراب الجاذبية الذي يمارسه على الأجرام السماوية الأخرى. لم يتم إعطاء الاسم لها بعد ، لكن العلماء تمكنوا من تحديد معايير مختلفة. يزن 10 مرات أكثر من الأرض. يشبه التركيب الكيميائي للكوكب الجديد عملاقين غازيين - أورانوس ونبتون. بالمناسبة ، إنه يشبه نبتون في حجمه ، وهو أبعد عن الشمس حتى من بلوتو ، الذي فقد مكانته ككوكب بسبب حجمه المتواضع. سيستغرق تأكيد وجود جرم سماوي خمس سنوات. حجز العلماء وقتًا في مرصد ياباني في هاواي. احتمال أن يكون اكتشافهم خاطئ هو 0.007 بالمائة. الكوكب الجديد ، إذا تم التعرف على الاكتشاف ، سيكون التاسع في النظام الشمسي.

يبدو أن النظام الشمسي لديه كوكب تاسع جديد. أعلن عالمان اليوم عن دليل على أن جسمًا بحجم نبتون تقريبًا - ولكن لم يسبق رؤيته بعد - يدور حول الشمس كل 15000 عام. يقولون إنه خلال طفولة النظام الشمسي قبل 4.5 مليار سنة ، خرج الكوكب العملاق من منطقة تشكل الكوكب بالقرب من الشمس. تباطأ الكوكب بسبب الغاز ، واستقر في مدار إهليلجي بعيد ، حيث لا يزال يتربص حتى اليوم.

هذا الادعاء هو الأقوى حتى الآن في البحث المستمر منذ قرون عن "الكوكب X" وراء نبتون. لقد ابتلي السعي وراء ادعاءات بعيدة المنال وحتى الشعوذة الصريحة. لكن الدليل الجديد يأتي من اثنين من علماء الكواكب المحترمين ، كونستانتين باتيجين ومايك براون من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (Caltech) في باسادينا ، الذين استعدوا للشكوك الحتمية بتحليلات مفصلة لمدارات الأجسام البعيدة الأخرى وشهور الكمبيوتر. المحاكاة. "إذا قلت ،" لدينا دليل على الكوكب X "، سيقول أي عالم فلك تقريبًا ،" هذا مرة أخرى؟ من الواضح أن هؤلاء الرجال مجانين. "سأفعل ذلك أيضًا" ، كما يقول براون. لماذا هذا مختلف؟ هذا مختلف لأننا هذه المرة على حق ".

لانس هاياشيدا / كالتيك

يقول العلماء الخارجيون إن حساباتهم مكدسة وتعبر عن مزيج من الحذر والإثارة بشأن النتيجة. يقول جريجوري لافلين ، عالم الكواكب في جامعة كاليفورنيا (UC) ، سانتا كروز: "لا يمكنني تخيل صفقة أكبر إذا - وبالطبع هذا وجه جريء" إذا اتضح أنه صحيح ". "ما هو مثير حوله يمكن اكتشافه."

استنتج باتيجين وبراون وجوده من التجمع الغريب لستة أجسام معروفة سابقًا تدور حول نبتون. يقولون أن هناك فرصة 0.007٪ فقط ، أو حوالي واحد من كل 15000 ، أن التجمع يمكن أن يكون مصادفة. وبدلاً من ذلك ، يقولون إن كوكبًا كتلته 10 كواكب قد قاد الأجسام الستة إلى مداراتها الإهليلجية الغريبة ، مائلة خارج مستوى النظام الشمسي.

يميل مدار الكوكب المستنتج بالمثل ، وكذلك يمتد إلى مسافات من شأنها أن تنفجر المفاهيم السابقة للنظام الشمسي. أقرب اقترابه من الشمس هو سبع مرات أبعد من نبتون ، أو 200 وحدة فلكية (AUs). (الاتحاد الأفريقي هو المسافة بين الأرض والشمس ، حوالي 150 مليون كيلومتر.) ويمكن أن يتجول الكوكب X لمسافة تصل إلى 600 إلى 1200 وحدة فلكية ، بعيدًا عن حزام كايبر ، وهي منطقة من العوالم الجليدية الصغيرة التي تبدأ عند حافة نبتون حوالي 30 AU.

يقول براون وباتيجين إنه إذا كان الكوكب X موجودًا ، فيجب على علماء الفلك العثور على المزيد من الأجسام في مدارات منبهة ، على شكل سحب العملاق المخفي. لكن براون يعلم أن لا أحد سيؤمن حقًا بالاكتشاف حتى يظهر الكوكب X نفسه داخل عدسة الكاميرا. يقول: "إلى أن يكون هناك اكتشاف مباشر ، فهي فرضية - وحتى من المحتمل أن تكون فرضية جيدة جدًا". الفريق لديه وقت على التلسكوب الكبير في هاواي المناسب للبحث ، ويأملون أن ينضم علماء فلك آخرون في البحث.

نشر باتيجين وبراون النتيجة اليوم في المجلة الفلكية. أجرى أليساندرو موربيدلي ، عالم ديناميكيات الكواكب في مرصد نيس في فرنسا ، مراجعة النظراء لهذه الورقة. في بيان ، قال إن باتيجين وبراون قدموا "حجة قوية للغاية" وأنه "مقتنع تمامًا بوجود كوكب بعيد."

إن الدفاع عن كوكب تاسع جديد هو دور مثير للسخرية بالنسبة لبراون ؛ إنه معروف باسم قاتل الكواكب. كشف اكتشافه في عام 2005 لـ Eris ، وهو عالم جليدي بعيد بنفس حجم كوكب بلوتو ، أن ما كان يُنظر إليه على أنه الكوكب الأبعد كان مجرد واحد من عوالم عديدة في حزام كويبر. أعاد علماء الفلك تصنيف بلوتو على الفور على أنه كوكب قزم - وهي قصة رواها براون في كتابه كيف قتلت بلوتو.

الآن ، انضم إلى البحث الذي دام قرونًا عن كواكب جديدة. طريقته - استنتاج وجود الكوكب X من آثار جاذبيته الشبحية - لها سجل حافل بالاحترام. في عام 1846 ، على سبيل المثال ، تنبأ عالم الرياضيات الفرنسي أوربان لو فيرييه بوجود كوكب عملاق من مخالفات في مدار أورانوس. اكتشف علماء الفلك في مرصد برلين الكوكب الجديد ، نبتون ، حيث كان من المفترض أن يكون ، مما أثار ضجة إعلامية.

دفعت الفواق المتبقية في مدار أورانوس العلماء إلى الاعتقاد بأنه قد يكون هناك كوكب آخر ، وفي عام 1906 ، بدأ بيرسيفال لويل ، رجل الأعمال الثري ، البحث عن ما أسماه "الكوكب إكس" في مرصده الجديد في فلاغستاف ، أريزونا. في عام 1930 ، ظهر بلوتو ، لكنه كان أصغر من أن يجتذب أورانوس بشكل هادف. بعد أكثر من نصف قرن ، كشفت الحسابات الجديدة المستندة إلى القياسات التي أجرتها المركبة الفضائية فوييجر أن مداري أورانوس ونبتون كانا على ما يرام بمفردهما: لم تكن هناك حاجة إلى كوكب إكس.

ومع ذلك ، استمرت جاذبية الكوكب إكس. في الثمانينيات من القرن الماضي ، على سبيل المثال ، اقترح الباحثون أن نجمًا قزمًا بنيًا غير مرئي يمكن أن يتسبب في انقراضات دورية على الأرض عن طريق إطلاق اندلاع المذنبات. في التسعينيات ، استدعى العلماء كوكبًا بحجم المشتري على حافة النظام الشمسي لشرح أصل بعض المذنبات الغريبة. في الشهر الماضي فقط ، ادعى الباحثون أنهم اكتشفوا توهجًا خافتًا بالموجات الدقيقة لكوكب صخري ضخم على بعد 300 وحدة فلكية ، باستخدام مجموعة من أطباق التلسكوب في تشيلي تسمى Atacama Large Millimeter Array (ALMA). (كان براون واحدًا من العديد من المشككين ، وأشاروا إلى أن مجال رؤية ALMA الضيق جعل فرص العثور على مثل هذا الشيء ضئيلة للغاية).

حصل براون على أول فكرة عن مقلعه الحالي في عام 2003 ، عندما قاد فريقًا وجد Sedna ، وهو جسم أصغر قليلاً من كل من Eris و Pluto. جعل مدار Sedna الغريب بعيد المدى أكثر جسم معروف في النظام الشمسي في ذلك الوقت. تقع الحضيض الشمسي ، أو أقرب نقطة إلى الشمس ، عند 76 وحدة فلكية ، خلف حزام كايبر وبعيدًا عن تأثير جاذبية نبتون. كان المعنى الضمني واضحًا: لا بد أن شيئًا هائلًا ، بعيدًا عن نبتون ، قد جذب Sedna إلى مداره البعيد.

(البيانات) JPL ؛ باتيجين وبراون / كالتيك ؛ (رسم) أ. كوادرا / العلوم

هذا الشيء لا يجب أن يكون كوكبًا. قد يكون دفع الجاذبية لسيدنا قد أتى من نجم عابر ، أو من أحد المشاتل النجمية العديدة الأخرى التي أحاطت بالشمس الوليدة في وقت تكوين النظام الشمسي.

منذ ذلك الحين ، ظهرت حفنة من الأجسام الجليدية الأخرى في مدارات مماثلة. من خلال الجمع بين Sedna وخمسة غريبو الأطوار ، يقول براون إنه استبعد النجوم باعتبارها تأثيرًا غير مرئي: فقط كوكب يمكن أن يفسر مثل هذه المدارات الغريبة. من بين اكتشافاته الثلاثة الرئيسية - إيريس ، سيدنا ، والآن ، من المحتمل ، كوكب إكس براون يقول إن الأخير هو الأكثر إثارة. كان قتل بلوتو ممتعًا. كان العثور على Sedna مثيرًا للاهتمام من الناحية العلمية ، "كما يقول. "ولكن هذا ، هذا هو الرأس والكتفين فوق كل شيء آخر."

تعرض براون وباتيجين للضرب تقريبًا. لسنوات ، كان Sedna دليلًا وحيدًا على اضطراب خارج نبتون. بعد ذلك ، في عام 2014 ، نشر سكوت شيبارد وتشاد تروجيلو (طالب دراسات عليا سابق في جامعة براون) ورقة بحثية تصف اكتشاف VP113 ، وهو جسم آخر لا يقترب أبدًا من الشمس. كان شيبارد ، من معهد كارنيجي للعلوم في واشنطن العاصمة ، وتروجيلو ، من مرصد جيميني في هاواي ، على دراية جيدة بالآثار المترتبة على ذلك. بدأوا في فحص مدارات الجسمين مع 10 كرات غريبة أخرى. لاحظوا أنه ، عند الحضيض الشمسي ، اقترب الجميع جدًا من مستوى النظام الشمسي الذي تدور فيه الأرض ، ويسمى مسير الشمس. في ورقة بحثية ، أشار شيبارد وتروجيلو إلى التكتل الغريب وأثارا احتمال قيام كوكب كبير بعيد بجمع الأجسام بالقرب من مسير الشمس. لكنهم لم يضغطوا على النتيجة أكثر من ذلك.

في وقت لاحق من ذلك العام ، في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ، بدأ باتيجين وبراون مناقشة النتائج. يقول باتيجين إن التخطيط لمدارات الأجسام البعيدة أدركوا أن النمط الذي لاحظه شيبارد وتروجيلو "كان نصف القصة فقط". لم تكن الأجسام بالقرب من مسير الشمس عند الحضيض فحسب ، بل كانت حضيضها متجمعة جسديًا في الفضاء (انظر الرسم البياني أعلاه).

للعام التالي ، ناقش الثنائي سرًا النمط وما يعنيه. كانت علاقة سهلة ، ومهاراتهم تكمل بعضها البعض. ذهب باتيجين ، وهو مصمم كمبيوتر أزيز يبلغ من العمر 29 عامًا ، إلى الكلية في جامعة كاليفورنيا بسانتا كروز من أجل الشاطئ وفرصة العزف في فرقة موسيقى الروك. لكنه ترك بصمته هناك من خلال نمذجة مصير النظام الشمسي على مدى مليارات السنين ، موضحًا أنه في حالات نادرة ، كان غير مستقر: قد يغرق عطارد في الشمس أو يصطدم بالزهرة. يقول لافلين ، الذي عمل معه في ذلك الوقت: "لقد كان إنجازًا رائعًا لطالب جامعي".

براون ، 50 عامًا ، هو عالم الفلك الرصدي ، ولديه ميل للاكتشافات الدرامية والثقة التي تتناسب معها. يرتدي سروالًا قصيرًا وصندلًا في العمل ، ويضع قدميه على مكتبه ، ويتمتع بنسيم يخفي الشدة والطموح. لديه برنامج جاهز بالكامل لفحص البيانات من تلسكوب كبير بحثًا عن الكوكب X في اللحظة التي يصبح فيها متاحًا للجمهور في وقت لاحق من هذا العام.

مكاتبهم على بعد أبواب قليلة من بعضها البعض. يقول باتيجين: "أريكتي أجمل ، لذا فإننا نميل إلى التحدث أكثر في مكتبي". "نحن نميل إلى إلقاء نظرة أكثر على البيانات في مايك." حتى أنهم أصبحوا رفقاء في التمرين ، وناقشوا أفكارهم أثناء انتظارهم للدخول في الماء في سباق الترياتلون في لوس أنجلوس ، كاليفورنيا ، في ربيع عام 2015.

أولاً ، قاموا بتذويب العشرات من الأشياء التي درسها شيبارد وتروجيلو إلى ستة أجسام تم اكتشافها من بعد من خلال ستة مسوحات مختلفة على ستة تلسكوبات مختلفة. أدى ذلك إلى تقليل احتمال أن يكون التكتل ناتجًا عن تحيز في الملاحظة مثل توجيه التلسكوب إلى جزء معين من السماء.

بدأ باتيجين في زرع نماذج النظام الشمسي الخاصة به باستخدام Planet X بأحجام ومدارات مختلفة ، لمعرفة أي إصدار يشرح مسارات الأجسام بشكل أفضل. استغرقت بعض عمليات تشغيل الكمبيوتر شهورًا. ظهر الحجم المفضل للكوكب X - بين خمسة إلى 15 كتلة أرضية - بالإضافة إلى مدار مفضل: محاذاة في الفضاء من ستة أجسام صغيرة ، بحيث يكون الحضيض في نفس اتجاه الأوج للأجسام الستة ، أو أبعد نقطة من الشمس. تتقاطع مدارات الستة مع الكوكب X ، ولكن ليس عندما يكون المتنمر الكبير في مكان قريب ويمكن أن يعطلها. جاء عيد الغطاس الأخير قبل شهرين ، عندما أظهرت محاكاة باتيجين أن الكوكب X يجب أن ينحت أيضًا مدارات الأجسام التي تدخل النظام الشمسي من أعلى وأسفل ، متعامدة تقريبًا مع مسير الشمس. يقول براون: "لقد أشعلت هذه الذكرى". "لقد رأيت هذه الأشياء من قبل." اتضح أنه منذ عام 2002 ، تم اكتشاف خمسة من هذه الأجسام شديدة الانحدار في حزام كويبر ، وأصولها غير مفسرة إلى حد كبير. يقول براون: "إنهم ليسوا هناك فحسب ، بل هم بالضبط في الأماكن التي توقعناها". "هذا عندما أدركت أن هذه ليست مجرد فكرة جيدة وجيدة - إنها حقيقة حقيقية."

شيبارد ، الذي كان يشك مع تروخيو أيضًا في وجود كوكب غير مرئي ، يقول باتيجين وبراون "ارتقوا بنتائجنا إلى المستوى التالي. ... لقد تعمقوا في الديناميكيات ، وهو أمر لا أجيده أنا وتشاد. لهذا السبب أعتقد أن هذا مثير ".

وهناك آخرون ، مثل عالم الكواكب ديف جيويت ، الذي اكتشف حزام كايبر ، أكثر حذرًا. فرصة 0.007٪ أن يكون تجميع الكائنات الستة مصادفة يعطي الكوكب أهمية إحصائية قدرها 3.8 سيجما - ما وراء عتبة 3 سيغما المطلوبة عادة ليتم أخذها على محمل الجد ، ولكن أقل من 5 سيجما التي تستخدم أحيانًا في مجالات مثل فيزياء الجسيمات. هذا يقلق جيويت ، الذي رأى الكثير من نتائج 3 سيجما تختفي من قبل. من خلال تقليل عشرات الأشياء التي فحصها شيبارد وتروجيلو إلى ستة أشياء لتحليلها ، أضعف باتيجين وبراون ادعائهما ، كما يقول. يقول جيويت ، الموجود في جامعة كاليفورنيا بلوس أنجلوس: "أخشى أن يؤدي العثور على شيء واحد جديد غير موجود في المجموعة إلى تدمير الصرح بأكمله". "إنها لعبة العصي بستة عصي فقط."

(صور) WIKIMEDIA COMMONS ؛ ناسا / JPL-CALTECH ؛ أ. كوادرا / العلوم ؛ ناسا / JHUAPL / SWRI ؛ (رسم) أ. كوادرا / العلوم

للوهلة الأولى ، هناك مشكلة أخرى محتملة تأتي من Widefield Infrared Survey Explorer (WISE) التابع لناسا ، وهو قمر صناعي أكمل مسحًا لكل السماء بحثًا عن حرارة الأقزام البنية أو الكواكب العملاقة. استبعدت وجود كوكب زحل أو كوكب أكبر يصل إلى 10000 وحدة فلكية ، وفقًا لدراسة 2013 التي أجراها كيفين لومان ، عالم الفلك في جامعة ولاية بنسلفانيا ، يونيفرسيتي بارك. لكن لوهمان يلاحظ أنه إذا كان الكوكب X بحجم نبتون أو أصغر ، كما يقول باتيجين وبراون ، فإن وايز كان سيفقده. يقول إن هناك فرصة ضئيلة للاكتشاف في مجموعة بيانات WISE أخرى ذات أطوال موجية أطول - حساسة للإشعاع الأكثر برودة - والتي تم جمعها لـ 20٪ من السماء. يقوم Luhman الآن بتحليل هذه البيانات.

حتى لو تمكن باتيجين وبراون من إقناع علماء الفلك الآخرين بوجود الكوكب X ، فإنهم يواجهون تحديًا آخر: شرح كيف انتهى به المطاف بعيدًا عن الشمس. في مثل هذه المسافات ، كان من المحتمل أن يكون قرص الكواكب الأولية المكون من الغبار والغاز رقيقًا للغاية بحيث لا يمكن أن تغذي نمو الكوكب. وحتى لو حصل الكوكب X على موطئ قدم باعتباره كوكبًا صغيرًا ، لكان قد تحرك ببطء شديد في مداره الواسع البطيء ليحطم ما يكفي من المواد ليصبح عملاقًا.

بدلاً من ذلك ، يقترح باتيجين وبراون أن الكوكب X قد تشكل بالقرب من الشمس ، جنبًا إلى جنب مع المشتري وزحل وأورانوس ونبتون. أظهرت النماذج الحاسوبية أن النظام الشمسي المبكر كان عبارة عن طاولة بلياردو مضطربة ، حيث تتقافز العشرات أو حتى المئات من كتل البناء الكوكبية بحجم الأرض. كان من الممكن أن يتشكل كوكب عملاق جنيني آخر بسهولة هناك ، فقط ليتم إقلاعه إلى الخارج بضربة جاذبية من عملاق غازي آخر.

من الصعب شرح سبب عدم دوران الكوكب X مرة أخرى إلى حيث بدأ أو مغادرة النظام الشمسي بالكامل. لكن باتيجين يقول إن الغاز المتبقي في قرص الكواكب الأولية ربما يكون قد مارس سحبًا كافيًا لإبطاء الكوكب بما يكفي لاستقراره في مدار بعيد والبقاء في النظام الشمسي. كان من الممكن أن يحدث ذلك إذا حدث الطرد عندما كان عمر النظام الشمسي بين 3 ملايين و 10 ملايين سنة ، كما يقول ، قبل أن يُفقد كل الغاز الموجود في القرص في الفضاء.

يوافق هال ليفيسون ، عالِم ديناميكيات الكواكب في معهد الأبحاث الجنوبي الغربي في بولدر ، كولورادو ، على أن شيئًا ما يجب أن يخلق المحاذاة المدارية التي اكتشفها باتيجين وبراون. لكنه يقول إن قصة الأصل التي طوروها للكوكب X ومرافعتهم الخاصة لطرد الغاز تباطأ تضاف إلى "حدث منخفض الاحتمال". باحثون آخرون أكثر إيجابية. يقول لافلين إن السيناريو المقترح معقول. يقول: "عادة ما تكون مثل هذه الأشياء خاطئة ، لكنني متحمس جدًا لهذا الأمر". "إنه أفضل من قلب العملة."

كل هذا يعني أن الكوكب X سيبقى في طي النسيان حتى يتم العثور عليه بالفعل.

يمتلك علماء الفلك بعض الأفكار الجيدة حول المكان الذي يبحثون فيه ، لكن اكتشاف الكوكب الجديد لن يكون سهلاً. نظرًا لأن الأجسام الموجودة في المدارات الإهليلجية للغاية تتحرك بشكل أسرع عندما تكون قريبة من الشمس ، فإن الكوكب X يقضي وقتًا قصيرًا جدًا عند 200 وحدة فلكية. يقول براون إنه إذا كان موجودًا الآن ، فسيكون ساطعًا جدًا لدرجة أن علماء الفلك ربما اكتشفوه بالفعل.

بدلاً من ذلك ، من المرجح أن يقضي الكوكب X معظم وقته بالقرب من الأوج ، حيث يهرول ببطء على مسافات تتراوح بين 600 و 1200 وحدة فلكية. تمتلك معظم التلسكوبات القادرة على رؤية جسم خافت في مثل هذه المسافات ، مثل تلسكوب هابل الفضائي أو تلسكوبات Keck التي يبلغ طولها 10 أمتار في هاواي ، مجالات رؤية صغيرة للغاية. سيكون الأمر أشبه بالبحث عن إبرة في كومة قش بالتحديق من خلال قش الشرب.

يمكن أن يساعد تلسكوب واحد: سوبارو ، تلسكوب طوله 8 أمتار في هاواي مملوك لليابان. يحتوي على مساحة كافية لتجميع الضوء لاكتشاف مثل هذا الجسم الباهت ، إلى جانب مجال رؤية ضخم - 75 مرة أكبر من تلسكوب Keck. يسمح ذلك لعلماء الفلك بمسح مساحات كبيرة من السماء كل ليلة. يستخدم باتيجين وبراون سوبارو للبحث عن Planet X- وهما ينسقان جهودهما مع منافسيهما السابقين ، Sheppard و Trujillo ، الذين انضموا أيضًا إلى البحث عن Subaru. يقول براون إن الفريقين سيستغرقان حوالي 5 سنوات للبحث في معظم المنطقة التي يمكن أن يكمن فيها الكوكب X.

تلسكوب سوبارو ، ناوج

إذا انتهى البحث ، فماذا يجب أن يسمى العضو الجديد في عائلة الشمس؟ يقول براون إنه من السابق لأوانه القلق بشأن ذلك ويتجنب بدقة تقديم الاقتراحات. في الوقت الحالي ، يسميه هو وباتيجين الكوكب التاسع (وفي العام الماضي ، بشكل غير رسمي ، يطلق عليه اسم Planet Phattie-1990s للكلمة "رائع"). يلاحظ براون أنه لا أورانوس ولا نبتون - الكوكبان اللذان تم اكتشافهما في العصر الحديث - انتهى بهما المطاف إلى تسمية مكتشفيهما ، ويعتقد أن هذا ربما يكون شيئًا جيدًا. إنه أكبر من أي شخص ، كما يقول: "إن الأمر أشبه بالعثور على قارة جديدة على الأرض."

إنه متأكد ، مع ذلك ، من أن الكوكب X - على عكس بلوتو - يستحق أن يُطلق عليه اسم كوكب. شيء بحجم نبتون في النظام الشمسي؟ لا تسأل حتى. "لن يجادل أحد في هذا ، ولا حتى أنا".

هيكل النظام الشمسي بسيط للغاية. تقع الشمس في مركزها - نجم مثالي لتطور الحياة: ليس حارًا جدًا ، ولكن ليس شديد البرودة ، وليس ساطعًا جدًا ، ولكن ليس خافتًا للغاية ، مع عمر طويل ونشاط معتدل للغاية. أقرب إلى الشمس هي كواكب المجموعة الأرضية ، والتي تشمل ، بالإضافة إلى الأرض ، عطارد والزهرة والمريخ. هذه الكواكب منخفضة الكتلة نسبيًا ، ولكنها تتكون من صخور حجرية ، مما يسمح لها بالحصول على سطح صلب. في السنوات الأخيرة ، اكتسب مفهوم المنطقة الصالحة للسكن شعبية: هذا هو اسم المسافة الفاصلة من النجم المركزي ، والتي يمكن أن توجد خلالها المياه السائلة على سطح كوكب أرضي. في النظام الشمسي ، تمتد المنطقة الصالحة للسكن تقريبًا من مدار كوكب الزهرة إلى مدار المريخ ، لكن الأرض فقط هي التي يمكنها التباهي بالمياه السائلة (على الأقل بكميات كبيرة).

بعيدًا عن الشمس توجد الكواكب العملاقة (كوكب المشتري وزحل) وعمالقة الجليد (أورانوس ونبتون). العمالقة أكبر بكثير من الكواكب الأرضية ، لكن هذه الكتلة تكتسبها بسبب المركبات المتطايرة ، وهذا هو السبب في أن العمالقة أقل كثافة بشكل ملحوظ ويفتقرون إلى سطح صلب. بين الكوكب الأخير من المجموعة الأرضية - المريخ - وأول كوكب عملاق - كوكب المشتري - هو حزام الكويكبات الرئيسي ؛ خلف آخر عملاق جليدي - نبتون - يبدأ محيط النظام الشمسي. سابقًا ، كان هناك كوكب آخر ، بلوتو ، ولكن في عام 2006 قرر المجتمع الفلكي العالمي أن بلوتو لم يرق إلى مستوى كوكب حقيقي من حيث معاييره ، والآن هو الكوكب الأبعد في النظام الشمسي (المعروف!) هو نبتون ، تدور 30 ​​AU. من الشمس (بتعبير أدق ، من 29.8 AU عند الحضيض إلى 30.4 AU عند aphelion).

ومع ذلك ، لفترة طويلة ، لم يترك العديد من العلماء فكرة أن عدد الكواكب في النظام الشمسي لا يتوقف عند نبتون. صحيح أنه كلما كان الكوكب بعيدًا عن الشمس ، زادت صعوبة اكتشافه مباشرةً ، ولكن هناك أيضًا طرقًا غير مباشرة. الأول هو البحث عن تأثير الجاذبية لكوكب غير مرئي على الأجسام المعروفة في المنطقة العابرة لنبتون. على وجه الخصوص ، جرت محاولات متكررة ، أولاً ، للعثور على أنماط في مدارات المذنبات طويلة الأمد ، وثانيًا ، لشرح هذه الأنماط من خلال جذب كوكب عملاق بعيد. في الإصدارات الأكثر تطرفا ، يعتبر التواتر الظاهر في انقراض الكائنات الحية على الأرض أو في تكرار القصف النيزكي لكوكبنا علامة على وجود كوكب بعيد. ومع ذلك ، حتى الآن ، فإن الافتراضات حول الكواكب غير المعروفة (Nemesis و Tyukhe وما إلى ذلك) ، بناءً على هذه الانتظام والتواتر ، لم تجد اعترافًا واسعًا بين المجتمع الفلكي. ليس التفسير فحسب ، بل إن وجود الانتظام والتواتر المراد شرحه يبدو غير مقنع إلى حد ما. بالإضافة إلى ذلك ، كقاعدة عامة ، نحن نتحدث عن أجسام كبيرة إلى حد ما ، ربما تكون أكبر بعدة مرات من كوكب المشتري ، والتي يجب أن تكون متاحة لتقنية المراقبة الحديثة.

تعتمد محاولة جديدة لإثبات وجود الكوكب التاسع أيضًا على البحث عن علامات تأثير جاذبيته ، ولكن ليس على المذنبات طويلة الأمد ، ولكن على أجسام حزام كويبر.

حزام كويبر

يُشار أحيانًا إلى حزام كايبر بشكل جماعي على أنه جميع الكائنات التي تسكن محيط النظام الشمسي. لكنها في الحقيقة عدة مجموعات متميزة ديناميكيًا: حزام كويبر الكلاسيكي ، القرص المبعثر ، والأجسام الرنانة. تدور أجسام حزام كويبر الكلاسيكي حول الشمس في مدارات ذات ميول وانحرافات صغيرة ، أي في مدارات من النوع "الكوكبي". تتحرك أجسام القرص المتناثرة في مدارات مطولة مع الحضيض في منطقة مدار نبتون ، وتكون مدارات الأجسام الرنانة (من بينها بلوتو) في صدى مداري مع نبتون.
ينتهي حزام كويبر الكلاسيكي فجأة عند حوالي 50 وحدة فلكية. ربما كان هناك أن الحد الرئيسي لتوزيع المادة في النظام الشمسي مرت. وعلى الرغم من أن أجسام القرص المبعثر والأجسام الرنانة في الأوج (نقطة مدار جسم سماوي أبعد من الشمس) تبتعد عن الشمس بمئات الوحدات الفلكية ، عند الحضيض (نقطة المدار الأقرب إلى الشمس) ) هم قريبون من نبتون ، مما يشير إلى أن كلاهما مرتبطان بأصل مشترك مع حزام كايبر الكلاسيكي ، وأنهما "مرتبطان" بمداراتهما الحديثة من خلال تأثير الجاذبية لنبتون.

اكتشاف سيدنا

بدأت الصورة تزداد تعقيدًا في عام 2003 ، عندما تم اكتشاف الجسم العابر لنبتون (TNO) Sedna بمسافة الحضيض 76 AU. تعني هذه المسافة الكبيرة من الشمس أن Sedna لم تتمكن من الدخول في مدارها نتيجة للتفاعل مع نبتون ، وبالتالي كان هناك افتراض أنها تمثل مجموعة سكانية بعيدة في النظام الشمسي - سحابة Oort الافتراضية.

لبعض الوقت ، كان Sedna هو الكائن الوحيد المعروف بمثل هذا المدار. تم الإبلاغ عن اكتشاف "سيدانويد" الثاني في عام 2014 من قبل تشادويك تروجيلو وسكوت شيبارد. يدور الكائن VP113 2012 حول الشمس في مدار بمسافة الحضيض 80.5 AU ، أي أكثر من سيدنا Sedna. لاحظ تروخيو وشيبارد أن كلاً من Sedna و 2012 VP113 لهما قيم متشابهة لحجة الحضيض - الزاوية بين الاتجاهات إلى الحضيض والعقدة الصاعدة للمدار (نقطة تقاطعها مع مسير الشمس). ومن المثير للاهتمام ، أن القيم المتشابهة لوسيطة الحضيض (340 درجة ± 55 درجة) نموذجية لجميع الكائنات ذات المحاور شبه الرئيسية الأكبر من 150 وحدة فلكية. ومسافات الحضيض الشمسي أكبر من مسافة الحضيض الشمسي لنبتون. اقترح تروخيو وشيبارد أن مثل هذا التجمع للأشياء بالقرب من قيمة معينة لحجة الحضيض يمكن أن يكون ناتجًا عن العمل المضطرب لكوكب هائل (عدة كتل أرضية).

دليل على الكوكب العاشر

تستكشف ورقة بحثية نُشرت في يناير 2016 من قبل كونستانتين باتيجين ومايكل براون من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا إمكانية أن وجود كوكب غير معروف سابقًا يمكن أن يفسر بالفعل المعلمات المرصودة للكويكبات البعيدة ذات القيم المماثلة لحجة الحضيض الشمسي. درس المؤلفون تحليليًا وعدديًا حركة جسيمات الاختبار في محيط النظام الشمسي على مدى 4 مليارات سنة تحت تأثير جسم مضطرب كتلته 10 من كتل الأرض في مدار طويل وأظهروا أن وجود مثل هذا يؤدي الجسم في الواقع إلى التكوين المرصود لمدارات TNO ذات المحاور شبه الرئيسية ومسافات الحضيض. علاوة على ذلك ، فإن وجود كوكب خارجي يجعل من الممكن تفسير ليس فقط وجود Sedna و TNOs الأخرى ذات القيم المماثلة لحجة الحضيض.
بشكل غير متوقع بالنسبة إلى المؤلفين في عمليات المحاكاة التي أجروها ، أوضح عمل الجسم المضطرب وجود مجموعة TNO أخرى ، والتي ظل أصلها غير واضح حتى الآن ، أي تعداد أجسام حزام كايبر في مدارات ذات ميول عالية. أخيرًا ، يتنبأ عمل باتيجين وبراون بوجود أجسام ذات مسافات كبيرة في الحضيض الشمسي وقيم أخرى لحجة الحضيض الشمسي ، مما يوفر تحققًا إضافيًا من المراقبة لتنبؤهم.

احتمالات اكتشاف كوكب جديد

يجب أن يكون الاختبار الرئيسي للبحث الأخير ، بالطبع ، هو اكتشاف "المشاغب" نفسه - الكوكب ذاته الذي يحدد جاذبيته ، وفقًا للمؤلفين ، توزع الأجسام ذات الحضيض خارج حزام كويبر الكلاسيكي. مهمة العثور عليها صعبة للغاية. يجب أن يقضي الكوكب X معظم الوقت بالقرب من الأوج ، والذي يمكن أن يكون على بعد أكثر من 1000 وحدة فلكية. من الشمس. تشير الحسابات إلى الموقع المحتمل للكوكب تقريبًا جدًا - يقع الأوج تقريبًا في الاتجاه المعاكس للاتجاه الموجود على أوجين الأجسام TN المدروسة ، ولكن لا يمكن تحديد الميل المداري من البيانات الموجودة على TNOs المتاحة ذات المحاور شبه الرئيسية من المدارات. لذا فإن مراجعة مساحة كبيرة جدًا من السماء ، حيث قد يوجد كوكب غير معروف ، ستستمر لسنوات عديدة. قد يصبح البحث أسهل إذا تم اكتشاف أجسام TNO أخرى تتحرك تحت تأثير الكوكب X ، مما سيضيق نطاق القيم الممكنة لمعلماته المدارية.

WISE (مستكشف مسح الأشعة تحت الحمراء واسع المجال) ، وهو تلسكوب فضائي تابع لوكالة ناسا أطلق في عام 2009 لدراسة السماء بالأشعة تحت الحمراء ، لم يتمكن من رؤية كوكب افتراضي. نظيرًا لكوكب زحل أو كوكب المشتري ، سيكتشف WISE على مسافة تصل إلى 30000 وحدة فلكية ، أي أكثر من اللازم. لكن التقديرات أجريت على وجه التحديد للكوكب العملاق مع إشعاع الأشعة تحت الحمراء المقابل. من المحتمل أن هذه النتائج لا تتناسب مع عملاق جليدي مثل نبتون أو حتى كوكب أقل كتلة.
يوجد حاليًا ، في الواقع ، تلسكوب واحد مناسب للبحث عن الكوكب X ، وهو تلسكوب سوبارو الياباني في جزر هاواي. بفضل المرآة التي يبلغ ارتفاعها 8.2 مترًا ، تجمع الكثير من الضوء وبالتالي تتمتع بحساسية عالية ، بينما تسمح لك أجهزتها بالتقاط صور لمناطق كبيرة إلى حد ما من السماء (تقريبًا مساحة البدر). ولكن حتى في ظل هذه الظروف ، سيستغرق الأمر عدة سنوات لمسح المساحة الشاسعة من السماء حيث قد يكون الكوكب X الآن. إذا فشلت ، يمكن للمرء أن يأمل فقط في تلسكوب مسح متخصص LSST ، والذي هو قيد الإنشاء حاليًا في تشيلي. مع مرآة يبلغ قطرها 8.4 متر ، سيكون لها مجال رؤية بقطر 3.5 درجة (سبع مرات أكبر من سوبارو). في الوقت نفسه ، ستكون ملاحظات المسح مهمتها الرئيسية ، على عكس سوبارو ، التي تعمل على العديد من برامج المراقبة. من المتوقع بدء تشغيل LSST في أوائل عام 2020.

في 29 فبراير ، 2 و 4 مارس ، ستستضيف أكاديمية PostNauka في أربات القديمة "النظام الشمسي: بحثًا عن كوكب احتياطي" لفلاديمير سوردين - 9 فصول دراسية ستساعدك على فهم تنوع الكواكب ومعرفة ما إذا كان ، في بالإضافة إلى الأرض ، هناك كواكب صالحة للحياة.