فقدان حلقه‌ها به‌ویژه جالب است زیرا فرآیندهای فیزیکی که باعث ایجاد حلقه‌ها می‌شوند، از نظر تئوری می‌توانند هم در سیاره‌ها و هم در قمرهایشان رخ دهند. متیو تیسکارنو، دانشمند سیاره‌شناسی در مؤسسه SETI در Mountain View، می‌گوید زمانی که سنگریزه‌ها شروع به چرخش به دور یک جسم می‌کنند، احتمالاً حلقه‌ای در اطراف آن جرم تشکیل می‌شود. این سنگریزه ها ممکن است پس از برخورد با یک سیارک یا دنباله دار از سطح جسم پرتاب شده باشند یا ممکن است حاوی توده هایی از یخ باشند که از یخچال های طبیعی پرتاب شده اند.
با گذشت زمان، نیروهای گرانشی در امتداد خط الراس استوایی، سنگریزه ها را به حلقه تبدیل می کنند. اما بسیاری از قمرها بدون حلقه باقی می مانند، حتی اگر در معرض برخورد سیارک ها قرار داشته باشند یا یخ داشته باشند.
شکار حلقه های ماه گمشده
این مشاهدات ماریو سوکرکیا، اخترفیزیکدان دانشگاه گرنوبل-آلپ در فرانسه و همکارانش را بر آن داشت تا بررسی کنند که آیا حلقه های ماه اصلاً می توانند پایدار باشند یا خیر. تحصیل در سال 2022 که با همکاری سوسرکیا انجام شد، نشان داد که قمرهای جدا شده از نظر تئوری می توانند حلقه های ثابتی در اطراف خود داشته باشند.
محققان در مطالعه ای که در 30 اکتبر 2024 انجام شد، نکته فوق را بررسی کردند. در مجله نجوم و اخترفیزیک منتشر شدآنها پنج مجموعه از قمرهای کروی و سیارات همسایه آنها، از جمله زمین و ماه را انتخاب کردند.
برای هر مجموعه، محققان حلقه‌هایی را به همه قمرها اضافه کردند و سپس نحوه رفتار حلقه‌ها در طول یک میلیون سال را شبیه‌سازی کردند. این آزمایش در حالی انجام شد که حلقه ها از قمرهای میزبان، قمرهای مجاور و سیاره بیرون کشیده شده بودند. محققان همچنین محاسبه کردند که چگونه ذرات حلقه در طول هزار سال به طور آشفته حرکت می کنند تا پایداری حلقه ها را آزمایش کنند.
بیشتر بخوانید:
محققان انتظار داشتند که حلقه ها ناپایدار باشند. اما مدل جدید نشان داد که با حذف چندین قمر، از جمله میماس، معروف به ستاره مرگ زحل، حلقه‌های ماه به ویژه برای قمر مشتری یاپتوس پایدار شدند. حتی ماه زمین نیز 95 درصد شانس حفظ یک سیستم حلقه ای پایدار در شبیه سازی ها را داشت. سوسرکیا در مورد این کشف می گوید:
ما انتظار نداشتیم که قمرها همچنان در یک محیط گرانشی متخاصم با بسیاری از قمرها و سیارات دیگر که حلقه‌هایشان را مختل می‌کنند، پایدار باشند. این محیط های تهاجمی به جای از بین بردن حلقه ها، در واقع حلقه ها را با ایجاد ساختارهایی مانند شکاف ها و موج هایی مشابه آنچه در حلقه های زحل دیده می شود، زیبا می کنند.
حلقه ها کجا رفتند؟
چرا امروز قمرها حلقه ندارند؟ به گفته نویسندگان، عوامل غیر گرانشی مانند تابش خورشید و ذرات باردار از میدان های مغناطیسی سیارات میزبان قمرها باعث شکسته شدن قمرهای قبلی شده است. البته همه با یافته های این مطالعه موافق نیستند، تیسکارنو که در این تحقیق شرکت نداشت، معتقد است که در درازمدت حلقه ها احتمالا به دلیل کشش گرانشی قمرهای مادر شکسته شده اند. او می گوید:
از آنجایی که اکثر قمرهای منظومه شمسی بسیار آهسته می چرخند (همانطور که ماه ما به دور زمین می چرخد و همیشه یک طرف آن رو به سیاره ما است)، هر ذره حلقه ای باید بسیار سریعتر از ماه به دور آن بچرخد. بنابراین کشش گرانشی قمرهای مادر در دراز مدت باعث فروپاشی مدارهای ذرات حلقه و در نهایت برخورد این ذرات به سطح ماه می شود. به عبارت دیگر، اگر قمر ما قبلا حلقه هایی داشته است، آن حلقه ها مدت ها پیش به سطح آن برخورد کرده اند.
این تحقیق در 30 دسامبر 2024 در مجله Astrophysics منتشر شد.
