حقایقی جالب دربارۀ سیاره نپتون

MacTavish · 7/1/20

بیگ بنگ: نپتون هشتمین سیاره نسبت به خورشید است. اولین سیاره‌ای است که وجودش قبل از رویت با تلسکوپ در ۲۳ سپتامبر ۱۸۴۶، با محاسبات ریاضی پیش‌بینی شد. ناهنجاری در مدار اورانوس «الکسیس بووارد» اخترشناس فرانسوی را بر آن داشت تا اعلام کند شاید کِشش گرانشی از جرم سماوی دیگر دخیل باشد.

به گزارش بیگ بنگ، «یوهان گوتفرید گاله» اخترشناس آلمانی دست به محاسبات ریاضی زد تا موقعیت مکانی نپتون را با تلسکوپ شناسایی کند. پیشتر، گالیله شکل سیاره را کشیده بود، اما به دلیل حرکت کُند آن به اشتباه فکر می‌کرد که ستاره باشد. بر اساس نام همۀ سیاره‌های دیگری که در آسمان رویت شده، این سیارۀ جدید نامی از میان اساطیر یونانی و رومی گرفت؛ «نپتون» خدای دریای رومی.

تنها یک ماموریت به مقصد نپتون انجام‌شده (فضاپیمای وُیجر ۲ در سال ۱۹۸۹)؛ یعنی اخترشناسان اکثر مطالعات را با استفاده از تلسکوپ‌های زمینی انجام داده‌اند. امروزه، کماکان اسرار زیادی دربارۀ این سیاره آبیِ رنگ و سرد وجود دارد که باید برملا شوند؛ مثلاً اینکه چرا بادهای نپتون اینقدر پرسرعت هستند و چرا میدان مغناطیسی آن انحراف دارد.

نپتون مورد توجه قرار دارد زیرا در منظومه‌شمسی خودمان واقع‌شده، اما اخترشناسان تمایل دارند اطلاعات بیشتری درباره این سیاره بدست بیاورند تا مطالعات خود دربارۀ سیاره‌های فراخورشیدی را به خوبی پیش ببرند. بالاخص، اخترشناسان خواهان کسب اطلاعات بیشتری درباره سکونت پذیریِ سیاره‌هایی هستند که قدری بزرگ‌تر از زمین هستند. آن دسته از سیاره‌هایی که به کمی از زمین بزرگتر هستند، «اَبَرزمین» نامیده می‌شوند، اما آنهایی که کمی از نپتون کوچکترند، «نپتونِ کوچک» نام دارند. با این حال، بحث و اختلاف نظرهایی دربارۀ این اصطلاحات نجومی وجود دارد؛ چراکه فناوری تلسکوپ امروزی نمی‌تواند نشان بدهد که چقدر اتمسفر در آن سیاره‌ها وجود دارد؛ لذا سخت است که تمایزی میان آنها قائل شویم.

نپتون نیز همانند زمین دارای هستۀ سنگی است، اما اتمسفر ضخیم‌تری دارد که امکان پشتیبانی از حیات را از این سیاره سلب می‌کند. اخترشناسان هنوز در تلاش‌اند تا ببینند چطور می‌شود سیاره‌ای اینقدر بزرگ باشد و مقدار قابل‌توجهی گاز داشته باشد؛ با این شرایط حیات به‌سختی می‌تواند شکوفا شود یا اصلاً راهی برای پیدایش حیات وجود ندارد.

خصوصیات فیزیکی نپتون

پوشش ابر نپتون رنگ آبی خیلی روشنی دارد که تا حدودی ناشی از ترکیبی ناشناخته و همچنین نتیجۀ جذب نور سرخ توسط متان است. عکس‌های نپتون نشان از یک سیاره آبی دارد و غالبا از این سیاره با عنوان غول یخی یاد می‌شود چراکه دارای ترکیب سیالی از آب، آمونیاک و یخ‌های متان در اتمسفرش است و تقریباً ۱۷ برابرِ جرم زمین می‌باشد. بر اساس ادعای ناسا، تصور بر این است که هسته سنگی نپتون به تنهایی برابر با جرم زمین باشد.

علی‌رغم فاصلۀ زیاد آن با خورشید (که یعنی نور خورشید کمی برای گرمایش اتمسفر دریافت می‌کند)، بادهای نپتون می‌توانند به‌سرعت ۲۴۰۰ کیلومتر در ساعت برسند؛ که بالاترین سرعت بادی در منظومه‌شمسی است که تاکنون شناسایی‌شده است. این بادها با طوفان تیره بزرگی در ارتباط بودند که فضاپیمای ویجر ۲ در سال ۱۹۸۹ در نیمکره جنوبی نپتون رصد کرد. این «لکه تیره بزرگ» بیضوی شکل برخلاف عقربه‌های ساعت حرکت می‌کند، آن‌قدر بزرگ بود که می‌توانست کل زمین را در دل خود جای بدهد و با سرعت ۱۲۰۰ کیلومتر در ساعت به سمت غرب حرکت می‌کرد. وقتی تلسکوپ فضایی هابل بعدها به جستجوی آن پرداخت، گویا دیگر خبری از این طوفان بزرگ نبود و محو شده بود. تلسکوپ هابل همچنین، پیدایش و افول سایر لکه‌های تیره بزرگ را در طول دهه گذشته برملا ساخته است. لکه تازه‌ای هم در سال ۲۰۱۶ رویت شد.

قطب‌های مغناطیسی نپتون دارای ۴۷ درجه انحراف هستند. بدین ترتیب، میدان مغناطیسی این سیاره که تقریباً ۲۷ برابر قوی‌تر از میدان مغناطیسی زمین است، چرخش‌های دیوانه‌واری انجام می‌دهد. دانشمندان با مطالعۀ شکل‌گیری ابرها در این غول گازی محاسبه کردند که یک روز در نپتون کمتر از ۱۶ ساعت به طول می‌انجامد.

ویژگی‌های گردشِ این سیاره

مدار بیضوی شکل نپتون باعث می‌شود این سیاره در فاصلۀ متوسطِ تقریباً ۴.۵ میلیارد کیلومتر از خورشید قرارگرفته باشد؛ پس با چشم غیرمسلح امکان مشاهدۀ آن وجود ندارد. نپتون تقریباً هر ۱۶۵ سال زمینی یک‌بار به دور خورشید حرکت می‌کند و از زمان کشف آن، توانست در سال ۲۰۱۱ اولین گردش خود را به‌طور کامل انجام دهد. پلوتو نیز هر ۲۴۸ سال برای مدت ۲۰ سال یا بیشتر به درون مدار نپتون حرکت می‌کند؛ در طی این بازه، پلوتو در مقایسه با نپتون، به خورشید نزدیک‌تر است. با این حال، نپتون کماکان دورترین سیاره از خورشید است، زیرا در سال ۲۰۰۶ عنوانِ سیاره از پلوتو گرفته شد و دوباره آن را در دسته «سیاره کوتوله» قرار گرفت.

ترکیب و ساختار

ترکیب اتمسفر (به حجم): هیدروژن، ۸۰ درصد؛ هلیوم ۱۹ درصد؛ متان ۱.۵ درصد

میدان مغناطیسی: تقریباً ۲۷ برابر قوی‌تر از میدان مغناطیسی زمین

ترکیب: بر اساس اعلام «تریستان گویلت» نویسنده کتاب «بخش درونی سیاره‌های غول‌پیکر در داخل و بیرون از منظومه شمسی» در مجله معتبر «Science»، برآورد می‌شود ترکیب کلی نپتون تقریباً ۲۵ درصد سنگ، ۶۰ تا ۷۰ درصد یخ و ۵ تا ۱۵ درصد هیدروژن و هلیوم باشد.

ساختار درونی: گوشته از جنس آب، آمونیاک و یخ‌های متان؛ هسته از جنس آهن و سیلیکات منیزیم.

مدار و گردش

فاصله متوسط از خورشید: ۴,۴۹۸,۲۵۲,۹۰۰ کیلومتر. یعنی ۳۰.۰۶۹ برابر دورتر از خورشید

نزدیک‌ترین فاصله به خورشید: ۴,۴۵۹,۶۳۰,۰۰۰ کیلومتر.

دورترین فاصله از خورشید: ۴,۵۳۶,۸۷۰,۰۰۰ کیلومتر

منبع: NASA

بارش در نپتون

به گفته دانشمندان و پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا در برکلى، از سیاره نپتون دانه‌هاى تگرگ از جنس الماس فرو مى ریزند. منشاء این الماسها متان است، با توجه به فشار و حرارت درونی زیاد در این سیاره مولکول‌ها متان ابتدا مى‌شکنند و اتمهاى کربن و هیدروژن تبدیل مى شوند. سپس اتم‌هاى کربن به هم مى پیوندند و الماس را مى سازند این الماس‌ها باید تحت تاءثیر جاذبه سیاره به صورت بارانى از کریستال فرود آیند.

قمرهای نپتون

نپتون ۱۴ قمرِ شناخته‌شده دارد که نامشان از خدایان دریا و دیگر اساطیر یونان باستان گرفته‌شده است. بزرگ‌ترین قمر نپتون که تاکنون شناسایی‌شده، تریتون است که در ۱۰ اکتبر ۱۸۴۶ کشف گردید. اخترشناس آماتور «ویلیام لاسل» از درآمد حاصل از فروش نوشیدنی برای تأمین هزینه‌های تلسکوپش استفاده کرد.

تریتون تنها قمر کروی نپتون است؛ ۱۳ قمرِ دیگر این سیاره شکل نامنظمی دارند. تریتون به این لحاظ منحصربه‌فرد است که تنها قمر بزرگ در منظومه‌شمسی شناخته می‌شود که در جهتِ خلاف چرخش سیاره‌اش به دور نپتون گردش می‌کند. این نوع چرخش نشان می‌دهد که تریتون شاید زمانی یک سیاره کوتوله بوده است که نپتون آن را به چنگ خود در آورد؛ نه اینکه در محل موردنظر پدید آمده باشد. جاذبه نپتون باعث کشیده شدنِ تریتون به نزدیکی سیاره می‌شود؛ یعنی تریتون پس از چند میلیون سال دیگر آن‌قدر به نیروهای گرانشی نزدیک‌تر می‌شود که آن را از بین ببرد.

تریتون به‌شدت سرد است و دمای سطح آن به تقریباً منهای ۲۳۵ درجه سانتی‌گراد می‌رسد؛ لذا تریتون یکی از سردترین مکان‌ها در منظومه‌شمسی به شمار می‌آید. با این حال، فضاپیمای ویجر ۲ مکان‌هایی را شناسایی کرد که در آنها، مواد یخی با سرعت بیش از ۸ کیلومتر به سمت بالا پرتاب می‌شدند. پس انتظار می‌رود بخش‌های درونی آن گرم باشد. دانشمندان در حال بررسی احتمال وجود یک اقیانوس زیرسطحی در این قمر یخی هستند. در سال ۲۰۱۰، فصول در قمر تریتون شناسایی شد.

در سال ۲۰۱۳، دانشمندانی که در موسسه سِتی مشغول به کار هستند، قمر مفقود نپتون «نیاد» را با استفاده از داده‌های تلسکوپ فضایی هابل شناسایی کردند. این قمر ۱۰۰ کیلومتری از دیده‌ها پنهان باقی‌مانده بود، تا اینکه ویجر ۲ آن را در سال ۱۹۸۹ کشف کرد. همچنین دانشمندان در سال ۲۰۱۳ با استفاده از تلسکوپ فضایی هابل موفق به یافتن قمر چهاردهم شدند که S/2004 N 1 نام دارد. این قمر به‌عنوان کوچک‌ترین قمر نپتون شناخته‌شده و فقط ۱۸ کیلومتر گستردگی دارد.

اخترشناسان ناسا بتازگی با دقت حرکت روی دو قمر از ۱۴ قمر داخلی سیاره “نپتون” را مد نظر قرار دادند و رقص مداری موسوم به “رقص اجتناب” را رصد کردند که مانع از برخورد آنها با یکدیگر می‌شود. قمرهای کوچک “نیاد” و “تالسا” مرتباً در فاصله ۳۵۴۰ کیلومتری از کنار هم می‌گذرند، اما مدار آنها به گونه‌ای تغییر می‌کند که پایدار و بدون برخورد می‌مانند.

حلقه‌های نپتون

حلقه‌های غیرعادی نپتون یکنواخت نیستند، اما دارای توده‌های ضخیم و درخشانی از گردوغبار هستند. تصور بر این است که حلقه‌ها نسبتاً جوان بوده و عمر کوتاهی دارند. بر اساس مشاهدات زمینی در سال ۲۰۰۵، برخی حلقه‌های نپتون ظاهراً پایدار هستند و برخی با سرعت بیشتر در حال افول میباشند.

تحقیق و بررسی

فضاپیمای ویجر ۲ متعلق به ناسا اولین و تنهاترین فضاپیمایی بود که در ۲۵ اوت ۱۹۸۹ از سیاره نپتون دیدن کرد. این فضاپیما موفق به کشف حلقه‌های نپتون و شش قمر این سیاره شد؛ این اقمار عبارتند از دیسپینا، گلتیا، لاریسا، نیاد، پروتیوس و تالسا. تیمی بین‌المللی از اخترشناسان که از تلسکوپ‌های زمینی استفاده می‌کنند، در سال ۲۰۰۳ خبر کشف پنج قمر را دادند که به دور نپتون می‌چرخند.

شکل‌گیری نپتون

تصور بر این است که نپتون با ترکیبِ اولیۀ هسته جامد ایجاد شد و سپس گاز هیدروژن و هلیوم پیرامون هم در این فرایند نقش داشتند. این گازها در سحابیِ پیرامون خورشیدِ اولیه در ۴.۵ میلیارد سال پیش وجود داشتند. در این مدل، نپتون در طول بازه ۱ تا ۱۰ میلیون سال پدید آمده است.