أحد صفحات التقدم العلمي للنشر
غير مصنف

ما هو الكوكب؟

ما هو الكوكب؟(*)

للكوكب تعريف رسمي جديد مثير للجدل يستبعد پلوتو من حظيرة الكواكب. 

ومع أن لهذا التعريف عيوبه، لكنه يستند عموما إلى مبادئ علمية أساسية. 

<S.سوتر>

 

 

لقد تعلّم معظمُنا في المدرسة التعريف التقليديَّ للكواكب بأنه جسم يدور حول نجم، وأن تألقه ناشئ عن عكسه ضوء ذلك النجم، وأنه أكبر من الكويكبasteroid. ومع أنّ هذا التعريف ربما لم يكن دقيقا جدا، فمن الواضح أنه ساعد على تصنيف الأجسامِ التي كنّا نعْرفُها حينذاك. بيْد أنه في التسعينات من القرن الماضي، عرّضَتْ سلسلة مشهورة من الاكتشافات هذا التعريف لانتقادات وجيهة لا يمكن تجاهلها. فقد اكتشف الفلكيون، خارج مدار نپتون، مئات من العوالم الجليدية، بعضُها كبير جدّا، كانت جميعها تشغَلُ منطقة لها شكل إطار السيارة (أو الكعكةِ المسماةِ دونَتْ(1)، وقد أُطلق على هذه المنطقة اسم حزام كويپر Kuiper belt). وقد اكتشفوا، أيضا، وجودَ كواكبَ أخرى حول عشرات من النجوم الأخرى، تبدو مداراتُ كثيرٍ منها بعيدةَ الشّبه عن أشكال مدارات كواكب منظومتنا الشمسية. واكتشف هؤلاء الفلكيون أقزاما بُنِّيَّة brown dwarfs، تجعلُ التمييزَ بين الكوكبِ والنجمِ عملية غيرَ سهلة. ثم إنهم وجدوا أيضا، أجساما شبيهة بالكواكب تندفع وحيدة في عتمة الفضاءِ بينِ النجمي interstellar.

 

 

http://oloommagazine.com/Images/Articles/2007/4/59.gif

 

أثارت هذه الاكتشافاتُ جدلا يتعلق بالتعريف الحقيقيّ للكواكب، وأدت إلى قرار اتخذه في الشهر8 /2006 الاتحادُ الفلكيُّ الدوليُّ (IAU) ـ وهو الجمعيّة المهنيّة الرئيسية للفلكيين ـ يُعرِّف الكوكبَ بأنه جسمٌ يدور حول نجم، وأنه كبير بقدْر يكفي ليتّخذ شكلا مستديرا، وأنه «نظّفَ الجوار المحيطَ بمداره من الأجسام الأخرى.» وقد أدّى هذا التعريفُ الجديدُ إلى خلافٍ بين الفلكيين، لأنه استبعد پلوتوُ من قائمة الكواكب. وقد صرّح بعضهم أنهم يرفضون هذا التعريف، وقدّموا عريضةَ احتجاج عليه.

 

 

نظرة إجمالية/ تعريفُ الكوكب(**)

 

  في الشهر8 /2006 أجرى أعضاءُ الاتحاد  الفلكي الدولي عمليةَ تصويت على تعريف للكوكب ينص على أنه جسمٌ يدور حول نجم، وأنه ضخم إلى درجة تكفي لجعله مستدير الشكلِ، وأنه تخلص من أجسام أخرى كانت في جواره. كان القصد من التعريف إغلاق باب جدل طال عهده، لكنّ ما حدث يبدو وكأنه صب الزيت على النّار.

 

  اعتبر بعض النقّاد هذا التعريفَ اعتباطيا وبعيدا عن الدقة، لكن لا أساس لهذا الاتهام. فالمنظومة الشمسية تنقسم بوضوح إلى قسمين: الأول مكوّن من ثمانيةِ أجسام لها كتل كبيرة بدرجة تكفي لهيمنتها على مناطقها المدارية، والثاني مكوّن من حشود من الأجسام الصغيرة التي تَشْغَلُ مدارات متقاطعة. ويبدو أن هذا التقسيم يعكس الطريقةَ التي نشأت وتطورت بها المنظومةُ الشمسية.

 

 

ليس هذا مجردَ جدلٍ يدور حول كلماتٍ، إذ إنه يتعلق بإحدى المسائل العلمية المهمة. فالتعريف الجديد يعكس التقدماتِ التي أثّرتْ في فهمنا لهندسة منظومتنا الشمسيّة وغيرها من المنظومات. لقد تكوّنت المنظومات بالتنامي الالتحامي(2) ضمن أقراص دوّارة، بمعنى أن ثمة حبيبات صغيرة تجمّعت لتكوّن كتلا كبيرة، ثم تجمعت هذه الكتل لتكوّن تكتلاتٍ أكبر من سابقتها، وهلمّ جرا. وفي نهاية المطاف، تُولِّد هذه العمليةُ عددا صغيرا من الأجسام الضخمة ـ الكواكب ـ وعددا كبيرا من الأجسام التي هي أصغر كثيرا ـ الكويكبات والمذنبات التي تمثل الأنقاصَ المتبقية من الأقراص بعد تكوّن الكواكب. وخلاصة القول هي أن الكوكب ليس صنفا اعتباطيا من الأجرام السماوية، بل فئة محدّدة منها.

 

 

 

تعداد تاريخي للكواكب

 

 يَدخل جرم في حظيرة الكواكب، ويَخرج آخرُ منها، نتيجةَ الاكتشافاتِ الجديدة، والمفاهيم المتغيرةِ لما تعنيهِ كلمةُ «كوكب». وما القرارُ القاضي باعتبار پلوتو جرما سماويا غير منتم إلى حظيرة الكواكب سوى خطوة أخرى في المسيرة التاريخية لتعريف الكوكب.

 

http://oloommagazine.com/Images/Articles/2007/4/0001.gif

 

  التاريخ الكواكب
  قبل

  1543  

عطارد، الزهرة، المريخ،

المشتري، زحل، الشمس، القمر

  1543 أضيفت الأرض،

واستبعد الشمس والقمر

  1781 أورانوس
  1801 سيريس
  1802 بالاس
  1804 جونو
  1807 فيستا
  1845 آسريا
  1846 نبتون
  1847 هيبي، إيريس، فلورا
  1848 ميتيس
  1849 هايجيا
  1850 بارثينوب، فكتوريا، إيجريا
  1851 إيرين، يونوميا
  1852 استبعدت الكويكبات
  1930 بلوتو
  2006 استبعد بلوتو

 

 

عندما صارت الأرض كوكبا(***)

 

إن إعادة تقييم الفلكيّين طبيعةَ الكواكبِ عملية لها جذور تاريخية عميقة. وقد عَرَفَ اليونانُ القدماءُ سبعة مصادر للضوء في السماء كانت تتحرك في السماءِ المرصّعة بالنجوم، وهي: الشمس، القمر، عطارد، الزهرة، المريخ، المشتري، زحل، وأطلقوا عليها الاسمَ اليوناني planetes، الذي يعني كواكبَ، أو أجساما جوَّالة. ومن الملاحَظ أن الأرض غير موجودة ضمن هذه القائمة، ذلك أنها لم تُعْتَبَرْ كوكبا طوال معظم التاريخ البشري، بل كانت تُعَدُّ مركز ـ أو أساس ـ العالَمِ. وبعد أن أقنع <N.كوپرنيكوس> الفلكيين أن الشمس، لا الأرض، هي التي تقع في ذلك المركز، أعادوا تعريف الكواكب بأنها أجسام تدور حول الشمس، وهذا يعني أن الأرض كوكب، أما الشمسُ والقمر فليسا كذلك. وقد أضاف راصدو السماء بالمقاريب إلى قائمة الكواكب أورانوس عام 1781 ونپتون عام 1846.

 

 هذا وقد اعتُبِر الجرمُ السماويُّ سيريس Ceres، الذي اكتُشفَ عام 1801، الكوكبَ المفقود، الذي ملأ الفجوة بين المريخ والمشتري. لكنّ الشكوكَ في هذا الاعتبار بدأت تساورُ الفلكيين عندما اكتشفوا عامَ 1802 پالاس Pallas في مدار مشابه. وخلافا للكواكب التقليدية، التي كانت تظهر في المقاريب على شكل أقراص صغيرة، فإن كِلا هذين الجرمين ظهرا على هيئة ثقوب صغيرة مصْدِرة للضوء. وقد اقترح الفلكيّ الإنكليزيّ <W.هيرشل> تسميتهما كويكبين asteroids. وبحلول عام 1851، كان عددها قد ارتفع إلى 15، وإذ ذاك صار من العقيمِ وغيرِ العلميّ اعتبارُها جميعها كواكبَ. لذا قرر الفلكيون ترتيب الكويكبات في قائمة وفقا لتواريخ اكتشافها، بدلا من ترتيبها وفقا لأبعادها عن الشمس كما هي الحال في الكواكب ـ وهذا إقرار ضمنيٌّ بأن الكويكباتِ أعضاء في مجموعة مختلفة من الأجسام. ولو كنا ما نزال نعتبر الكويكبات كواكبَ، لتعيّن الآن على طلبة المدارس الذين يدرسون المنظومة الشمسية التعامل مع أكثر من000 135 كوكب.

 

ولپلوتو حكاية مشابهة. فعندما اكتشفه <C.تومبو> عام 1930، رحّبَ الفلكيون به بوصفه «الكوكبَ الخفيَّ X» الذي طال البحث عنه، والذي تُعتبر ثقالتُه السببَ في الشذوذات المرصودة في مدار نپتون، التي تعذّر تفسيرُها حتى ذلك الوقت. وقد تبيّن أن پلوتو ليس أصغر من الكواكب الثمانية الأخرى فحسب، بل أصغر، أيضا، من سبعة من سواتلها (توابعها)، ومن ضمنها قمر الأرض. وكشف تحليل، بعد ذلك، أن الشذوذات في مدار نپتون وهمية. وطوال ستة عقود، ظل پلوتو الشذوذ الوحيد في الحافة الخارجية للمنظومة الشمسية.

 

وكما أنه لم يكن لِسيريِسْ معنى إلا عندما اعتُبِر عنصرا من قطاع واسع من الكويكبات، فلم يوضع پلوتو في الموقع المناسب إلاّ عندما اعتبره الفلكيون عنصرا من قطاع واسع من الأجرام السماوية، هو أجرام حزام كويپر(3)  [انظر: «حزام كويپر»،العددان 12/11 (1996)، ص 52؛ انظر أيضا «الكواكب المهاجرة»،مجلة العلوم ، العدد 3 (2000)، ص 12]. وقد بدأ العلماء بالتفكير فيما إذا كان من الضروريِّ استمرار تسمية پلوتو كوكبا. وتاريخيا، لم يكن إلغاء اعتبار پلوتو كوكبا حدثا غير مسبوق، فقد كانت الشمس والقمر والكويكبات تُعَدُّ، في وقت من الأوقات، كواكب. ومع ذلك، فقد قدم كثير من الناس حججا على صحة مواصلةِ تسمية پلوتو كوكبا، لأننا جميعا تقريبا تعوّدنا اعتبارَهُ واحدا من الكواكب.

 

واكتشافُ الفلكيين عام 2005 أن إيريس Eris (المسمى 2003 UB 313 أو Xena) جرم من حزام كويپر أكبر من پلوتو، أثار من جديد موضوع اعتبار پلوتو كوكبا. فلو كان كوكبا حقا، لكان من الضروري أن يكون إيريس كوكبا أيضا، إضافة إلى عشرات من أجرام حزام كويپر الكبيرة؛ وبالعكس، فإن لم يكن پلوتو كوكبا، لَمَا كان أي من أجرام حزام كويپر من الكواكب. تُرى، ما هي الأرضية الموضوعية التي ينبغي للفلكيين الوقوف عليها؟

 

 

أسئلة يتكرَّرُ طرحُها

 

سؤال: أليس تعريفُ الكوكبِ اعتباطيا حقا؟

 

جواب: إن العلماء بحاجة إلى تعاريفَ دقيقة للتواصل بطريقة ناجعة. وتعكس التعاريفُ الدقيقة مدى فهمنا للعلاقات الأساسية في الطبيعة. فإذا بيَّنتْ مكتشفاتٌ جديدة أن تعريفا قديما أصبح مضلِّلا أو عفا عليه الزمنُ، فلا بدّ لنا من مراجعَتِهِ وتعديلِهِ.

 

سؤال: ما عيبُ التعريفِ القديم للكوكب بأنه جسمٌ غيرُ مضيء، يدور حول نجمٍ، وأنه أكبر من الكويكب؟

 

جواب: لا تمييزَ حقيقيا بين الكواكب وأجرام حزام كويپر، على الرغم من الاختلافِ الواضحِ بينها.

 

سؤال: ينصّ التعريفُ الذي وافق عليه الاتحاد الفلكيّ الدوليّ على أن الكوكبَ «نظّف الجوارَ المحيطَ بمداره». لكن كثيرا من الكويكبات والمذنبات تجتاز مدار الأرض من دون أن تختفي. فلماذا ما زالت تُسمّى كواكب؟ بل لماذا نسمي حتى المشتري كوكبا؟ فالكويكبات الطروادية Trojan  تشاطر  المشتري مداره، ومن ثَمّ فلم «ينظّف» المشتري جوارَهُ.

 

جواب: عملية «التنظيف» ليست كاملة بتاتا، لأن الكويكبات والمذنبات والأجسام النيزكية تواصل دخولها في جوارات الكواكب. لكنّ كمياتِ هذا الحطام من الموادّ مهمَلَة مقارنة بكتلة كلٍّ من الكواكب. وينصّ تعريفٌ أدقُّ للكوكبِ بأنه «يهيمن» على منطقته المدارية. وتتحكم ثقالة المشتري في مداراتِ الكويكبات الطروادية. فكرة تعريف الاتحاد الفلكيّ الدوليّ صحيحة، لكن استعماله لكلمة «نظّف» سبّب شيئا من الارتباك.

 

 

تنظيف الجوار(****)

 

لتفادي الوصولِ إلى نهاية مفتوحة لمسألة تحديد الكواكب، اقترح عام 2000<A.سْتِيرْنْ> و <H.لِيفِيسُونْ> [من مركز أبحاث ساوثوست] أنّ من الممكن تعريفَ الكوكبِ بأنه جسمٌ أقلُّ كتلة من النجم، لكنه كبير إلى درجة تسمح لثقالته بالتغلب على صلابته البنيويّة واتخاذه شكلا مستديرا. ومعظم الأجسام، التي أنصاف أقطارها أكبرُ من عدة مئات من الكيلومترات، تحقق هذا المعيار المذكور. أمّا الأجسام التي هي أصغر، فغالبا ما يكون لها أشكال أخرى، أعمُّهَا أشكالُ صخور ضخمة منحدرة من جبال شاهقة.

 

كان هذا التعريف هو الذي أيّدته لجنة تعريف الكواكب التابعة للاتحاد الفلكيّ الدوليّ في أوائل الشهر8/2006، وكان يرأس هذه اللجنة حينذاك <O.جينكريتش> [من جامعة هارکرد]. ويعيد هذا التعريفُ اعتبارَ پلوتو كوكبا، لكنْ على حسابِ احتمال قبولِ دستات من أجرام كويپر على أنها كواكب، وإعادةِ اعتبارِ سيريس كوكبا وهو أكبر الكويكبات، ثم إنه الجرم الوحيدُ الذي له شكلٌ كرويٌّ من بين الكويكبات المعروفة.

 

وقد حاجّ كثير من الفلكيين في أن معيارَ الاستدارة المستعمَل في تعريف الكواكب غيرُ سليم. فمن الوجهة العمليّة، من الصعوبة بمكان تحديد أشكال أجرام حزام كويپر البعيدة، ومن ثم، فإن وضعها سيظل محاطا بالغموض. إلى ذلك، تَشْغَلُ الكويكباتُ، وأجرامُ حزامِ كويپر، طيفا مستمرا تقريبا من الحجوم والأشكال. فكيف يمكننا تحديدُ درجةِ الاستدارة التي تميّز كوكبا ما؟ وهل تهيمن الثقالة على مثل هذا الجسم إذا كان انحراف شكله عن الشكل الشبيه بالكرة بنسبة 10 في المئة أو 1 في المئة؟ هذا ولا توفر الطبيعةُ ثغرة فارغة بين الأشكال المستديرة وغير المستديرة، لذا فأي حدٍّ بين هذين النمطين من الأشكال سيكون خيارا اعتباطيا.

 

اقترح <ستيرن> و<ليفيسون> معيارا آخر يؤدي إلى طريقة غيرِ اعتباطية لتصنيفِ الأجرام. فقد لاحظا أن بعض الأجرام في المنظومة الشمسية بلغت من الضخامة حدا يكفي لجرِّ أو إبعادِ معظم الأجسام التي تجاورها مباشرة. أما الأجرام التي هي أقل ضخامة، والتي لا يمكنها فعل ذلك، فهي إمّا أن تشغل مدارات عابرة وغير مستقرة، وإمّا أنْ يكونَ ثمةَ جرم ثقيل يحرسها ويوفر لها الاستقرار في مداراتها. وعلى سبيل المثال، فإن كبر الأرض كاف في النهاية لتَسحبَ أو تَدفعَ بقوة أيَّ جسمٍ يتهادى قريبا جدا منها، مثل الكويكبات القريبة من الأرض. وفي الوقت نفسه، تحمي الأرضُ قمَرها ليستقرّ في مداره من دون أن يُسْحَبَ أو يُدفَعَ بعيدا عنها. ويتحكّم كلٌّ من الكواكب العملاقة الأربعة في مجموعة كبيرة من السواتل (التوابع) التي تدور حولها. ويُبقي المشتري ونپتون، أيضا، عائلتيهما من الكويكبات وأجرام حزام كويپر (اللتين تسميان عائلةَ الطّرواديّات Trojans وعائلةَ الپلُوتينيّات Plutinos، بالترتيب) في مدارات خاصة تسمى تجاوبات مستقرة stable resonances، حيث يَحُولُ تزامن (تواقت) مداري orbital synchrony دون اصطدامها بالمشتري ونپتون.

 

وتوحي هذه الآثار الديناميّة بتقديم طريقة علمية لتعريف الكوكب. فالكوكب وفق هذا التعريف، جسم يبلغ من الضخامة حدا يكفي لهيمنته على منطقة مدارية عن طريق قذفه للأجسام الصغيرة عنه نتيجة صدمها المباشر له، أو عن طريق الحفاظ عليها في مدارات مستقرة. وينصّ علمُ الفيزياء الأساسية للمدارات على أن احتمال قيام جسم ضخم بحرف جسم صغير عن جواره، خلال حياة النظام الشمسي، يتناسب طرديا، تقريبا، مع مربع كتلة الجسم الضخم، وعكسيا مع دوره المداري.

 

إن احتمال سحب أو نبذ الكواكب الثمانية ـ من عطارد إلى نپتون ـ أجساما صغيرة مجاورة، أعلى بآلاف المرات من احتمال سحب أو نبذ هذه الأجسام الصغيرة من قِبَلِ أكبر الكويكبات وأكبر أجرام حزام كويپر، التي تتضمن سيريس، پلوتو وإيريس. فكتلتا عطارد والزهرة ليستا كبيرتين إلى حد يكفي لحرف جميع الأجسام الموجودة في جواريهما. لكن عطارد يظل كبيرا إلى درجة تمكنه من سحب معظم الأجسام الصغيرة القريبة التي تجتاز مداره، ثم إن للمريخ تأثيرا تثاقليا كافيًا لجرّ الأجسام العابرة إلى مدارات غير مستقرة، من ضمنها بعض الأجسام التي أدوارها تساوي بالضبط ثلثَ أو ربع دور المشتري. بعد ذلك، تكملُ ثقالةُ هذا الكوكب العملاق مهمة قذف تلك الأجسام من جوار المريخ.

 

وتتوقف قدرة جسم على تنظيف جواره على بيئته الدينامية؛ إنها خاصية غير ذاتية لذلك الجسم. ومع ذلك، توفر الثغرة الواسعة في القوة الدينامية طريقة واضحة لتمييز الكواكب من الأجسام الأخرى. لسنا بحاجة إلى تقديم تمييزٍ اعتباطي ـ في منظومتنا الشمسية على الأقل ـ ما دامت الطبيعة تنجز لنا هذه المهمة.

 

 

 

الكواكب الموجودة في أمكنة أخرى من المجرّة

 

 يبدو أن الهيمنة المدارية التي تفرضها بضعة أجسام هي، أيضا، خاصِّيَّة لأنظمة كوكبية معروفة أخرى. وفي الأغلب، لا تتراكب مدارات الكواكب (الشكل الأيسر)، ومن ثَمّ فهي غير قادرة على التصادم. وحتى في تلك الحالات القليلة التي تتراكب فيها المدارات (الشكل الأيمن)، فإن تزامنا مداريا orbital synchrony يَحُولُ بينها  وبين اصطدام بعضها ببعض.

 

http://oloommagazine.com/Images/Articles/2007/4/0003.gif-2.gif

 

 

المنظومة الشمسية «الجديدة»

 

 تعريف الكوكب، الذي وافق عليه الاتحاد الفلكي الدولي، مبني على الهندسة المرصودة للمنظومة الشمسية، التي يوجد لعدد قليل من أجسامها المهيمنة ـ وهي الكواكب الثمانية ـ مدارات منفصل بعضها عن بعض، خلافا لحشود الأجسام الصغيرة من الكويكبات والمذنبات وأجرام حزام كويپر. فسيريس وپلوتو، اللذان كانا يعتبران في وقت من الأوقات كوكبين، هما (إضافة إلى إيريس) من عناصر تلك الحشود. وتشاطر الكويكبات الطرواديّةُ المشتري مدارَهُ، وهي تقع في مجال هيمنته الدينامية. والقنطورات Centaurs هي مذنباتٌ تقع مداراتها بين مداري  المشتري ونپتون.

 

http://oloommagazine.com/images/Articles/2007/4/83.gif

 

 تصنيف الأجرام السماوية

 

  أجرام بدائية: نجوم، أقزام بُنية،أقزام بنية فرعية

 

 وهي تكوّن غيمة بَيْنَجْمِيَّة انهارت تحت وطأة ثقالتها الخاصة. هذه الأجرام، التي لها كتلة تعادل 80  كتلة مشترويّة على الأقل، تخضع لالتحام هدروجينيّ نوويّ مستقرٍّ، وتسمّى نجوما. هذا وإن تلك الأجرام، التي لها كتل تقع بين 13 وَ 80 كتلة مشترويّة، تجتاز مرحلة قصيرة من الالتحام النوويّ للدوتريوم ـ وهو نظير نادر لعنصر الهدروجين ـ وتسمّى أقزاما بنّيّة. ويمكن تسمية الأجرام التي لها كتل أصغر أقزاما بنيّة فرعيّة.

 

  أجرام ثانوية: كواكب

 

 وهي تتكوّن عندما تتكتّل حبيباتُ الغبار معا في قرص المادة الذي يدور حول جرم بدائي، ثم إنها تجتاز مرحلة من النموّ المَدْرَجيِّ runawaygrowth تكتسح خلالها الأجرامُ الكبيرةُ معظمَ ما تبقّى من المادة. هذا وإن  كل كوكب يصلُ إلى حجم حرج معيّن يمكن أيضا أن يسحبَ نحوه غلافا كثيفا من الغاز.

 

  أجرام من الرّتبة الثالثة: سواتل

 

 وهي تدور حول أجرام ثانويّة، ثم إنّها ربّما تكوّنت في موقع ملائم، أو أُسِرتْ من مدارات مستقلة.

 

  حطام: كويكبات، مذنبات، أجرام حزام كويپر

 

 وهي تتكوّن مثل الأجرام الثانوية، لكنّ نموَّها يتوقّف. إنها لا تتحكّم ديناميًّا في مناطقها المدارية. الكويكبات عوالِمُ صخريّة صغيرة، يوجد معظمها في حزامٍ بين مداري المريخ والمشتري. أمّا أجرام حزام كويپر، فهي أجسام جليدية صغيرة تقع مداراتها في حزامٍ يقع خارج مدار نپتون. ويبدو أن هذا الحزام هو مصدر معظم المذنّبات الدوريّة. هذا وإن التمييز بين الكويكبات والمذنبات يكون ملتبسا أحيانا: فالمذنبات تكون، نموذجيا، أغنى بالموادّ الطيّارة، وتتكوّن في مواقعَ أبعدَ عن الشمس من الكويكبات.

 

  الكواكب المتشرِّدة

 

 وهي تتكوّن مثل الأجرام الثانوية، لكنها قُذِفَتْ إلى الفضاء البينجميّ. وتوحي المحاكيات الحاسوبية أن عدد هذه الأجرام قد يتجاوز عددَ نجومِ مجرّتنا. ومع ذلك، من الصعب كشفها، وبعد ذلك، تمييزها من الأقزام البنيّة الفرعيّة التي تكوّنت كأجرام بدائية.

 

 

 لكلِّ جسمٍ عددٌ نرمز له بالرمز m، يحدّد بدقة ما إذا كان منتميا إلى الكواكب (اللون الذهبي) أو إلى الأجسام التي هي أصغر منها (اللون الأصفر)، فالعدد m  لجسم هو كتلته مقسومة  على الكتلة الإجمالية لجميع الأجسام التي تشاطر الجسمَ منطقته المدارية. ولجميع الكواكب الثمانية قيمة للعدد m تساوي 5000 على الأقل، في حين أن هذه القيمة في حالة پلوتو أقل من 1. وتصلح القيمة 100 للعدد m لتكونَ الحدَّ الفاصلَ بين الأجسام الكوكبية وغير الكوكبية في منظومتنا الشمسية.

 

http://oloommagazine.com/Images/Articles/2007/4/0003.gif-3.gif

 

ملوك ممالكهم(*****)

 

اقتُرح معيار ـ شديد الارتباط بالمعيار السابق ـ قدّمه عام 2004 <M.براون> [من معهد كاليفورنيا للتقانة (CIT)] فقد عرّف الكوكب بأنه «أيُّ جسم في المنظومة الشمسية كتلته أكبرُ من الكتلة الإجمالية لجميع الأجسام الأخرى الموجودة في مدار مشابه.» ولجعل هذا التعريف أكثر دقة، اقترحْتُ الاستعاضة عن كلمتي «مدار مشابه» بمفهوم المنطقة المدارية orbital zone. ويتقاسم جسمان مثل هذه المنطقة إذا حدث أن تَقَاطَعَ مداراهما في وقت من الأوقات، وإذا كان الاختلاف في دوريهما المداريين أقلّ بعامِل قدره 10، وإذا لم يكونا في حالة تجاوب مستقرٍّ. وبغية تطبيق هذا التعريف، أجريتُ إحصاء للأجسام الصغيرة المعروفة التي تدور حول الشمس.

 

وعلى سبيل المثال، يتقاسمُ المنطقة المداريةَ للأرضِ ما يُقَدَّرُ بألف كويكب، قطر كلٍّ منها أكبر من كيلومتر واحد، ومعظمها بلغ مدارَه، حديثا نسبيا، انطلاقا من حزام الكويكبات الرئيسي الموجود بين كوكبي المريخ والمشتري. والكتلة الإجمالية لها أقل من 0.0001 في المئة من كتلة كوكب الأرض. والنسبة بين كتلة جسم وكتلِ جميع الأجسامِ الأخرى التي تتقاسم منطقته المدارية، يمكن اختزالها بالحرف اليوناني m. وفي حال الأرض، يساوي m قرابة 1.7 مليون. وفي الحقيقة، يبدو أن للأرض أكبرَ قيمة للعدد m في النظام الشمسي. وللمشتري كتلة أكبر من كتلة الأرض 318 مرّة، لكنْ ثمة حشد أكبر من الأجسام يشاطره منطقته المدارية. وقيمة m للمريخ هي أصغر قيمها لأيٍّ من الكواكب (5100)، لكنها أكبر كثيرا من قيمتها لسيريس (0.33) أو پلوتو (0.07) [انظر الإطار في الصفحة8]. وهذا يوصلنا إلى النتيجة المذهلة التالية: تنتمي الكواكب إلى مجموعة مختلفة عن مجموعة الكويكبات وأجرام حزام كويپر، ومن الواضح أن پلوتو ليس أحد أجرام حزام كويپر.

 

وقد أَقْنَعَتْ هذه الحججُ الاتحادَ الفلكيَّ الدوليَّ(IAU)  بأن يعرِّفَ الكوكبَ استنادا إلى «تنظيفه» لجواره المداريّ. وربما كان الاتحادُ بحاجة إلى تعديل هذا التعريف عن طريق تحديد درجة التنظيف التي تؤهِّلُ جسما ليكون كوكبا. وقد اقْتَرَحْتُ أن تكون القيمةُ الحدية للعدد m هي 100، بمعنى أنّ الجسم في منظومتنا الشمسية يكون كوكبا إذا كان مسؤولا عن تنظيف أكثر من 99 في المئة من الكتلة في منطقته المدارية. لكن القيمة الدقيقة لهذا العدد الحدّيّ ليست حاسمة، إذ إنّ لأيِّ قيمة محصورة بين 10 و 1000 الأثر نفسه.

 

 

مزيد من الأسئلة

 

 سؤال: يقطع مدار پلوتو مدار نپتون، فلماذا يسمى نپتون كوكبا، ولا يسمى پلوتو كذلك؟

 

 جواب: لنپتون كتلة أكبر 8000 مرّة من كتلة  پلوتو، وهو يهيمن على جواره تثاقليا. ومنذ زمن بعيد، وَضَعَ نپتون مدارَ پلوتو في مدارٍ يتجاوب مع مداره، وهذا أدى إلى استحالة حدوث تصادم بينهما. پلوتو أصغر من أن يهيمن على أي شيء، باستثناء سواتله (التي كتلة أحدها، وهو شارون، تعادل تقريبا نصف كتلة پلوتو).

 

 سؤال: هل يؤهّلُ وجودُ ساتلٍ لجرمٍ سماوي اعتبارَ هذا الجرم كوكبا؟

 

 جواب: كلاّ، فللكثير من الكويكبات وأجرام حزام كويپر سواتل، لكنْ لا يوجد سواتل لعطارد والزهرة، ولا يمكن لأحدٍ نفي أنهما كوكبان.

 

 سؤال: إذا اكتشفْتَ جسما بحجم المريخ في حزام كويپر الخارجي، أو حتى جسما بحجم نپتون في غيمة أورتOort cloud  البعيدة، فهل ستسميه كوكبا؟

 

 جواب: هذا غير ممكن وفقا للتعريف الجديد، لأن مثل هذا الجسم لن يهيمن على جواره. وقد تكون بحاجة إلى صَوْغ مصطلح جديد له.

 

 سؤال: أليس من الأجدى، عمليا، تصنيف الأجرام السماوية معتمدين فقط على سماتها الذاتية، بدلا من بيئتها المدارية؟

 

 جواب: ليس بالضرورة. نحن نصنّف كثيرا من الأجرام بوصفها «أقمارا» انطلاقا من بيئتها المدارية. وَكِبَرُ بعضها يداني كِبَرَ الكواكب، وبعضها ليس سوى كويكباتٍ أو مذنبات جرى أسرُها، لكننا نصنّفها بناء على السّمات الديناميّة لدورانها حول كوكب.

 

 

وهكذا فالكوكبُ جسمٌ سَحَبَ أو نَبَذَ معظم الكتلة الموجودة في منطقته المدارية. ويُظْهِر التقسيمُ الدقيقُ للأجسام إلى كوكبيّة وغيرِ كوكبيّة سمات مهمة للعملية التي كوّنت المنظومة الشمسية. فقد نشأت جميع أجسامها عن قرص مسطّح من الغاز والغبار، كان يدورُ حول الشمس البدائية. وخلال التنافس على الكمية المحدودة من المادة الأوّليّة لهذا القرص، تكوّنتْ بعضُ الأجسام. بعد ذلك، صار تنامي هذه الأجسام يدعم نفسَه بنفسِه، بمعنى أنه بدلا من تكوّنِ طيف مستمر من الأجسام من جميع الحجوم، كانت النتيجة تكوّن جسم كبير وحيد مهيمن، في كل منطقة مدارية. أما الأجسام الصغيرة، فإمّا أن تكون جرّتْها الأجسام الكبيرة إليها، أو قُذِفتْ إلى خارجِ المنظومةِ الشمسية، أو ابتلعتها الشمسُ، وأما الأجسام الباقية التي نجت من الجرّ أو القذف أو البلع، فقد أصبحت الكواكبَ التي نراها الآن. هذا وإن الكويكباتِ والمذنباتِ، ومن ضمنها أجرام حزام كويپر، هي الحطام المتبقي من هذه العمليات.

 

وتمرّ منظومتنا الشمسيةُ الآن بطور التنامي الأخير، نتيجةَ عمليةِ التنظيفِ. ويوجد للكويكبات مدارات متقاطعة تسمح لها بالتصادم أحدُها بالآخَرِ، أو بتصادُمها بالكواكب. وما حزام كويپر إلاّ مخلفاتٌ للقسم الخارجيّ من قرص التّنامي الأصليّ، حيث لم يسمح التناثرُ والتفرّقُ الشديدان للمادة بتكوّن كوكبٍ آخر. ولكواكبِ منظومتِنا الشمسيةِ مدارتٌ غيرُ متقاطعة، ومن ثَمَّ فهي غيرُ قادرة على التصادم معا. ولما كانت هذه الأجسامُ مسيطرة ديناميا، فيجب أن تكون قليلة العدد. وإذا ما حاول كوكب آخر حَشْرَ نفسِهِ بين الكواكب الموجودة، فإن الاضطراباتِ التثاقليةَ ستؤدي، في نهاية المطاف، إلى حدوثِ خلل في استقرار مداره.

 

ويبدو أن ثمة وضعا مشابها يتحقق في منظومات كوكبية أخرى. وقد اكتشف الراصدون حتى الآن قرابة 20  نظاما، في كلٍّ منها أكثر من كوكب. وللكواكب، في معظم هذه الأنظمة، مدارات غير متقاطعة. وفي ثلاث منظومات استثنائية منها، تبدو المداراتُ المتراكبةُ تجاوبيّة، وهذا يسمح للكواكب بمواصلة حركتها من دون أن يصطدم أحدها بالآخر. ولجميعِ الرفقاءِ غيرِ النجميّين المعروفينَ للنجوم الشبيهة بالشمس كتلٌ كبيرة بدرجة تمكّنها من حرفِ الأجسام الصغيرة المجاورة عن مساراتها، وقد تُصَنَّفُ بوصفها كواكبَ وفقا لمعيار الهيمنةِ الديناميّة.

 

http://oloommagazine.com/Images/Articles/2007/4/17.gif

 

لعبةُ النهايةِ(******)

 

الكوكب، في الواقع، هو المنتَجُ النهائيّ لتنامي مادةِ قرص يحيط بنجم. ولا ينطبق هذا التعريفُ إلاّ على المنظومات التي اكتملَ نموُّها ـ كمنظومتنا الشمسية ـ التي بلغت فيها عملية التنامي درجة الكمال. أما في المنظومات التي هي أصغر عمرا، والتي ما زال التنامي فيها عملية جارية، فأكبر أجسامها ليست هي الكواكب، إنما هي ما يُسمَّى أجنَّة كوكبية(4)، في حين تسمى الأجسام الصغيرة في هذه الأنظمة نوى كوكبية(5).

 

مازال تعريفُ الاتحادِ الفلكيِّ الدوليِّ يتضمن الاستدارةَ بوصفها معيارا للكوكب، مع أنه، إذا توخينا الدقة في الكلام، فهذا المعيارُ غيرُ ضروريٍّ. فمعيارُ التنظيف المداري يميزُ الكواكبَ من الكويكباتِ والمذنباتِ. ثم إن هذا التعريف ينفي أيضا الحاجةَ إلى حدٍّ أعلى للكتلة لتمييز الكواكب من النجوم والأقزام البُنِّيَّةِ(6). هذا وإن رفاق الأقزام البنّيّة التي تدور قريبا من تلك النجوم وهي نادرة نسبيا، يمكن تصنيفها بوصفها كواكبَ. أما رفاق الأقزام البنّيّة التي تدور حولها في مدارات أوسع، فيُظَن أنها تكوّنت نتيجة عملية التنامي في القرص البدائي.

 

وباختصار نقول: إن الفرقَ بين الأجسام الكوكبيةِ وغيرِ الكوكبيةِ قابلٌ للقياسِ نظريا ورصديا. ولجميع الكواكب في منظومتنا الشمسية كمية من المادة تكفي إمّا لسحبِ أو إبعادِ معظم النُّوى الكوكبية الأصليّة من مناطقها المدارية. وفي أيامنا هذه، يحتوي كلُّ كوكبٍ على 5000 ضعف، على الأقل، من المادة الموجودة في إجماليّ الحطامِ المتبقّي في جواره. وبالمقابل، فإن الكويكباتِ والمذنّباتِ وأجرامَ حزامِ كويپر، ومن ضمنها پلوتو، تعيش وسط حشود من الأجسام التي لها كتل متقاربة.

 

وينطلق أحدُ الاعتراضاتِ الرئيسيةِ على أيِّ تعريفٍ من هذا النوعِ، من الرأي القائل بأن الأجرام الفلكية يجب أن تصنَّف وفقا لخاصياتها الذاتية دون غيرها، مثل الحجم والشكل والتركيب، لا وفقا لموقعها أو بيئتها الدينامية. وتُغْفِلُ وجهةُ النظر الأخيرةُ هذه حقيقةَ أن الفلكيين يصنِّفون جميعَ الأجسام التي تدور حول الكواكب باعتبارها «أقمارا»، مع أن اثنين منها أكبرُ من كوكب عطارد، وأن كثيرا منها كويكباتٌ ومذنباتٌ. ومن الواضح أن الموقع والبيئة مهمان. وفي الحقيقة، فعند إدخال المسافةِ عن الشمسِ في الاعتبار، نرى أنّ الأجسامَ القريبة منها كواكبُ صخرية صغيرة، وأن الأجسام البعيدة عنها كواكبُ عملاقة غنية بالجلائد والغازات الطيارة(7). أما التعريف الجديد فيميّز الكواكبَ التي تهيمنُ ديناميا على حجم كبير من الفضاء المداري، عن الكويكباتِ وأجرامِ حزامِ كويپرِ والأجنّةِ الكوكبيةِ المقذوفةِ، التي ليس لها هيمنة ديناميّة على الفضاء المداريّ. الكواكبُ الثمانيةُ هي المنتَجاتُ النهائيةُ المهيمنةُ لقرصِ التنامي، وهي تختلف بجلاءٍ عن الحشود الواسعة من الكويكبات وأجرام حزام كويپر.

 

وما من شكٍّ في أنّ التعريفَ التاريخيَّ لتسعة كواكب يحظى بجاذبية وجدانية قوية، لكن هذه التعريفات التي كانت تستند إلى معايير خاصة، والتي تجعل من پلوتو كوكبا، تميل إلى أن تحجب عن الناس التغيراتِ العميقةَ ـ التي حدثت منذ بداية التسعينات من القرن الماضي ـ في فهمنا لأصل المنظومة الشمسية وهندستها.

 

وطوال 76 عاما، واصلت مدارسنا تعليم طلبتها أنّ پلوتو كوكب. ويحاج البعض في أن الثقافةَ والعُرْفَ يقدّمان سببا كافيا لإبقاء پلوتو كوكبا. بيْد أنّ من غير الممكن إبقاءَ العلْمِ ملتزما بالأفكار القديمة التي ثبت خطؤها. وكي يكون تعريفٌ علميٌّ مفيدا، لا بد له أن يكون مشتقا من بنية العالَمِ الطبيعيّ، وأنْ يلفتَ الانتباهَ إليه. نعم، يمكنُنَا مراجعةُ التعاريفِ التي اعتمدناها عند الضرورة، وذلك لبلوغ فهمٍ أفضلَ للعالَمِ نتيجةَ المكتَشفات الجديدة. وسيوفّر الجدلُ الدائرُ حول تعريف الكوكب مثالا للمربِّين، ويجب أن يورَدُ هذا المثال في الكتب المدرسيّةِ، بغيةَ إظهارِ أنّ المفاهيمَ العلميّةَ ليست كالنقش في الحجر، إنما هي في تطور مستمر دائم. 

             

المؤلف

Steven Soter

 

 باحث مشارك في قسم الفيزياء الفلكية التابع للمتحف الأمريكي للتاريخ الطبيعي (AMNH) بمدينة نيويورك، وعالِم مقيم في مركز الدراسات القديمة بجامعة نيويورك، حيث يشرف على حلقات دراسيّة تتناول مجالا واسعا من المواضيع، يمتد من «التفكير العلميّ والتخمين» إلى «الجيولوجيةِ والعصورِ القديمةِ في البحر المتوسطِ». تعاون <سوتر> مع <C.ساكان> وَ <A.درويان> في إبداع فكرةِ المسلسل التلفازي Cosmos.

 

 مراجع للاستزادة 

 

Regarding the Criteria for planethood and Prodosed Planetary Classification Schemes.

Presented at the XXXIVth General Assembly if the IAU, Manchester, U.K., August 7-18, 2000.

S. Alan Stern and Harold F, Levison in Highlights of Astronomy, Vol. 12, pages 205-213; 2002.

www.bolder.swrl.edu/~hall/PDF/planet_def.pdf

 

Planetesimals ato Brown Dwarfs: What is a planet? Gibor Basri and Michael E. Brown in Annual review of Earth and Planeory Sciences, Vol. 34, pages 193-216; 2006.

 

What is a planet? Steven Soter in Astronomical Journal, Vol. 132, No. 132, No. 6, pages 2513-2519;December 2006. Preprint avaliable at arxiv.org/abs/astro-ph/0608359

 

A World on the Edge. Michael Brown. Available online at:http://solarsystem.nasa.gov/scitech/siplay.cfm?ST_ID=105

 

(*) WHAT IS A PLANET?

(**) Overview/ Planet Definition

(***) When Earth Became a Planet

(****) Cleaning the Air

(*****)Kings of their Kingdoms

(******) Endgame

 (1) doughnut

(2) accretion

(3) KBOs) Kuiper belt objects)

(4) planetary embryos

(5) planetesimals

(6) brown dwarfs

(7) volatile

http://oloommagazine.com/Images/none.gif

تسوق لمجلتك المفضلة بأمان

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

For security, use of Google's reCAPTCHA service is required which is subject to the Google Privacy Policy and Terms of Use.

I agree to these terms.

زر الذهاب إلى الأعلى