حل معمای قمرهای ناشناخته و مرموز مریخ به دست دانشمند ایرانی

به گزارش ایسنا، مریخ، سیاره سرخ رنگی است که انسان مدت‌هاست رویای ایجاد مستعمرات انسانی را روی آن دارد. این سیاره اما دارای دو قمر با اشکالی عجیب به نام‌های “فوبوس” و “دیموس” است.

“فوبوس” و “دیموس” در مقایسه با قمر زمین، کوچک هستند و به ترتیب تنها ۲۲.۲ کیلومتر و ۱۲.۵ کیلومتر قطر دارند. ستاره‌شناسان برای مدتی طولانی، به دلیل شکل نامنظم و ترکیب شهاب سنگی این دو قمر، هر دو را سیارک می‌دانستند و فکر می‌کردند که مریخ قمر ندارد.

در اوت سال ۱۸۷۷، “آساف هال” ستاره‌شناس آمریکایی کشف کرد که مریخ دارای دو قمر درونی و بیرونی است و بنا به پیشنهاد یک شیمی‌دان انگلیسی به نام “هنری مدان”، این دو قمر بعدها “فوبوس” و “دیموس” نام گرفتند.

جالب اینجاست که سیاره مریخ از نام خدایگان جنگ در روم باستان به همین نام نام‌گذاری شده است و قمرهای آن نیز نام خود را از اسب‌های دوقلوی یک خدای دیگر در روم باستان به نام “آرس” گرفته‌اند که “فوبوس” و “دیموس” نام دارند و به ترتیب به معنای ترس و وحشت هستند.

مریخ یا بهرام، چهارمین سیاره در منظومه شمسی است که در یک مدار طولانی‌تر و با سرعتی کمتر از زمین به دور خورشید می‌چرخد. هر یک بار گردش این سیاره به دور خورشید معادل ۶۸۷ شبانه‌روز زمین طول می‌کشد و طول شب و روز آن از زمین کمی طولانی‌تر است. نام فارسی این سیاره، “بهرام” و نام عربی-یونانی آن “مریخ” است. قطر مریخ نزدیک به نصف قطر زمین و برابر ۶۷۹۰ کیلومتر است. قطر زمین ۱۲ هزار و ۷۵۶ کیلومتر است.

نوری که از خورشید به مریخ می‌رسد، نصف نوری است که زمین دریافت می‌کند، اما شبانه روز مریخی چهل دقیقه طولانی‌تر از شبانه روز زمینی است، بنابراین شرایط از نظر نور تقریباً مثل زمستان زمین است و به این خاطر امکان رشد گیاهان در شرایط گلخانه‌ای در مریخ وجود دارد. از آن‌جا که محور سیاره مریخ همانند زمین ۲۴ درجه کج است، در این سیاره نیز فصل‌های سال وجود دارند. 

نوری که از خورشید به مریخ می‌رسد، نصف نوری است که زمین دریافت می‌کند، اما شبانه روز مریخی چهل دقیقه طولانی‌تر از شبانه روز زمینی است، بنابراین شرایط از نظر نور تقریباً مثل زمستان زمین است و به این خاطر امکان رشد گیاهان در شرایط گلخانه‌ای در مریخ وجود دارد.

اتمسفر مریخ، سرخ رنگ است و از زمین در آسمان شب نیز سرخی آن دیده می‌شود. کره مریخ دو قمر کوچک به نام‌های “فوبوس” و “دیموس” دارد که ظاهری نابسامان دارند. این دو قمر احتمالا شهاب‌سنگ هستند که در مدار مریخ به دام افتاده‌اند. اگر شخصی در کره مریخ باشد، خواهد دید که “فوبوس” سه بار در یک روز طلوع و غروب می‌کند. “دیموس” نیز چنانچه از مریخ به آن نگاه کنیم، بیشتر همانند یک ستاره خواهد بود تا یک ماه. 

خورشیدگرفتگی در مریخ به دلیل کوچک بودن قمرهای آن کامل نیست. قمرهای مریخ به سطح آن نزدیک هستند و بزرگترین قمر آن “فوبوس” است که گردش آن به دور سیاره مریخ نزدیک به ۷ ساعت و ۳۹ دقیقه و۲۷ ثانیه‌ است. زمان گردش مداری “دیموس” نیز یک روز و شش ساعت و ۲۱ دقیقه و ۱۶ ثانیه‌ است.

مساحت مریخ، این سیاره سرخ رنگ منظومه شمسی، برابر با مساحت خشکی‌های روی زمین است. همانند زمین، یخ‌های قطبی، دره‌های عمیق، کوه، غبار، توفان و فصل دارد. در دشت‌های آن مانند ماه، گودال‌هایی برآمده از برخورد سنگ‌های آسمانی دیده می‌شود. با وجود اندازه کوچکش، بلندترین قله منظومه شمسی یعنی کوه “الیمپوس” و بزرگ‌ترین دره منظومه شمسی در این سیاره پیدا شده‌ است. کهنه بودن بیشتر دهانه‌های برخوردی سیاره مریخ نشان‌دهنده پرکاری زیاد پدیده‌های سطح شناختی در این سیاره‌ است.

با وجود اندازه کوچک مریخ نسبت به زمین، بلندترین قله منظومه شمسی یعنی کوه “الیمپوس” و بزرگ‌ترین دره منظومه شمسی در این سیاره پیدا شده‌ است.

فوبوس بزرگ‌ترین و نزدیک‌ترین قمر سیاره مریخ است. مریخ دو قمر دارد. “فوبوس” از همه قمرهای منطومه شمسی به کره خود نزدیک‌تر است و تنها شش کیلومتر از مریخ فاصله دارد. “فوبوس” یکی از کم انعکاس‌ترین اجرام در منظومه شمسی است. سرعت حرکت “فوبوس” به دور مریخ، سریع‌تر از حرکت مریخ به دور خودش است. محققان “فوبوس” را محل مناسبی برای فرود کاوشگر می‌دانند، چرا که در دو سوم مسیر گردش “فوبوس” به دور مریخ، آسمان این قمر به وسیله مریخ پوشیده شده که باعث محافظت انسان در برابر اشعه کیهانی و اشعه فرابنفش خورشید می‌شود.

منشأ پیدایش این قمر به صورت کامل شناخته‌ شده نیست. در برخی مطالعات، “فوبوس” و “دیموس” به عنوان سیارک‌هایی که توسط میدان گرانش مریخ اسیر شده‌اند، ذکر شده‌اند و در برخی مطالعات آنها را حاصل برخورد جرمی دیگر به مریخ می‌دانند. مطالعات اخیر نشان می‌دهد “فوبوس” و “دیموس” حاصل از هم گسیخته شدن یک قمر بزرگ‌تر در حدود یک تا ۲.۷ میلیارد سال پیش هستند.

دیموس کوچک‌ترین و دورترین قمر مریخ است و منشأ پیدایش این قمر هم به صورت کامل شناخته‌ شده نیست. 

مروری دقیق بر قمرهای مریخ

یک شبانه‌روز کامل در مریخ، ۲۴ ساعت و ۳۷ دقیقه طول می‌کشد. قمر کوچک‌تر آن “دیموس” که در فاصله ۲۳ هزار و ۴۵۸ کیلومتری از مرکز مریخ قرار دارد، تقریباً ۳۰ ساعت طول می‌کشد تا یک چرخش مداری کامل به دور سیاره سرخ انجام دهد. در عین حال، “فوبوس” که در مداری در حال حرکت است که تنها ۵۹۵۴ کیلومتر از سطح مریخ فاصله دارد، دوره مداری آن ۷.۶۶ ساعت است. بنابراین “فوبوس” می‌تواند تنها در یک شبانه‌روز مریخی، سه چرخش کامل مداری به دور مریخ داشته باشد.

ستاره‌شناسان از داده‌های مریخ‌نوردهای مختلف به این نتیجه رسیده‌اند که از آنجایی که “فوبوس” بسیار به سیاره سرخ نزدیک است، ممکن است در نهایت توسط گرانش ناشی از مریخ از مدار خود جدا شود و از هم بپاشد.

“فوبوس” در هر قرن ۱.۸ سانتی‌متر به مریخ نزدیک‌تر می‌شود، بنابراین احتمالاً در ۵۰ میلیون سال آینده یا با این سیاره برخورد می‌کند و متلاشی می‌شود یا تکه تکه می‌شود و یک حلقه در اطراف این سیاره تشکیل می‌دهد. به همین دلیل “فوبوس” را قمر بد عاقبت و نفرین شده مریخی نیز می‌نامند.

“فوبوس” در هر قرن ۱.۸ سانتی‌متر به مریخ نزدیک‌تر می‌شود، بنابراین احتمالاً در ۵۰ میلیون سال آینده یا با این سیاره برخورد می‌کند و متلاشی می‌شود یا تکه تکه می‌شود و یک حلقه در اطراف این سیاره تشکیل می‌دهد. به همین دلیل “فوبوس” را قمر بد عاقبت و نفرین شده مریخی نیز می‌نامند.

زمین و قمر آن در فاصله ۳۸۴ هزار و ۴۰۰ کیلومتری از یکدیگر قرار دارند و به دلیل وجود این فاصله بین این دو، انحنای زمین مانع از دیدن ماه نمی‌شود، اما در مورد مریخ اینطور نیست. از آنجایی که “فوبوس” و “دیموس” در فاصله بسیار نزدیکی به دور مریخ می‌چرخند، انحنای سیاره سرخ، آنها را از دید شخصی که در سطح مریخ باشد، پنهان می‌کند.

به همین دلیل است که هر دو قمر از هیچ منطقه در مریخ که در بیش از ۷۰ درجه شمالی یا جنوبی(برای “دیموس”، ۸۳ درجه است) از خط استوای سیاره قرار داشته باشد، قابل مشاهده نیستند. علاوه بر این، اگر در منطقه استوایی مریخ باشید، قمرهای مریخ را می‌توان در آنجا به بهترین شکل مشاهده کرد و اگر در طول شب به خط افق نگاه کنید، “فوبوس” در بالاترین میزان روشنایی خود به عنوان یک سیارک ساکن به نظر می‌رسد و “دیموس” به شکل یک ستاره به نظر می‌آید.

مانند ماه زمین، هر دو قمر مریخ از غرب به شرق به دور مریخ می‌چرخند. “فوبوس” با سرعت حدود ۷۷۰۰ کیلومتر در ساعت و “دیموس” با سرعت ۴۸۶۴ کیلومتر در ساعت به دور سیاره سرخ می‌گردد.

نظریه‌هایی در مورد منشاء “فوبوس” و “دیموس”

هر دو قمر طبیعی مریخ شبیه به دو سیارک کوچک هستند. مشاهدات “نقشه‌بردار جهانی مریخ” ناسا نشان می‌دهد که آنها از سنگ‌های فضایی “نوع C” تشکیل شده‌اند که عمدتاً در شهاب‌سنگ‌های کندریتی کربنی و سیارک‌ها یافت می‌شود.

به گفته “توماس زوربوچن” که به عنوان معاون در اداره ماموریت علمی ناسا کار می‌کند، حل معمای چگونگی پیدایش قمرهای مریخ به ما کمک می‌کند تا درک بهتری از نحوه تشکیل سیارات در اطراف خورشید و به نوبه خود در اطراف ستارگان دیگر داشته باشیم.

قمرهای مریخ دو مورد از کوچکترین و کم نورترین قمرهای منظومه شمسی هستند. آنها به قدری با یک قمر معمولی متفاوت هستند که حتی ستاره شناسان در مورد منبع دقیق منشأ آنها مطمئن نیستند.

یک نظریه می‌گوید که وقتی مریخ به تازگی شکل گرفته بوده، با یکی دیگر از اعضای منظومه شمسی برخورد کرده است و در اثر این برخورد، سنگ‌های مذاب متعددی آزاد شده‌اند و در مدارهای اطراف مریخ جمع شده‌اند. این سنگ‌های مذاب ممکن است تحت تأثیر گرانش، توده‌های بزرگ‌تری را تشکیل داده باشند که بعدها به “فوبوس” و “دیموس” تبدیل شده‌اند.

برخی از ستاره شناسان در تأیید این نظریه استدلال می‌کنند که ترکیب معدنی مریخ و قمرهای آن شبیه یکدیگر است. برای مثال، خاک “فوبوس” و مریخ غنی از “فیلوسیلیکات” است. بنابراین، این احتمال وجود دارد که هر دو قمر مریخ از خودِ سیاره سرخ سرچشمه گرفته باشند.

این نظریه همچنین شبیه به فرضیه برخوردی است که بر اساس آن تصور می‌شود زمین در ۴.۵ میلیارد سال پیش با یک سیاره فرضی به نام “تیا”(Theia) برخورد کرده است و بقایای مذاب حاصل از این برخورد منجر به ایجاد ماه شده است.

نظریه دیگری که تولد قمرهای مریخی را توضیح می‌دهد، به کمربند سیارکی که بین مدار مریخ و مشتری وجود دارد، اشاره دارد. از آنجایی که سیارک‌های کربنی نوع C به وفور در کمربند سیارکی یافت می‌شوند، بسیاری از ستاره‌شناسان بر این باورند که “فوبوس” و “دیموس” سیارک‌هایی هستند که از کمربند سیارکی دور شده‌اند و بعداً در گرانش مریخ اسیر شده‌اند و در مدار سیاره سرخ به چرخش درآمده‌اند. این پدیده را “دستگیری سیارک”(asteroid capture) می‌نامند.

“فوبوس” و “دیموس” میلیاردها سال است که در مدارهای تقریباً دایره‌ای خود به دور مریخ می‌گردند، اما به طور کلی، سیارک‌های دستگیر شده در منظومه شمسی به ماندن در مدارهای پایدار برای مدت طولانی شهره نیستند و از طرفی، جو مریخ بسیار نازک است و نمی‌تواند سرعت سیارک‌های دستگیر شده را به اندازه کافی کاهش دهد تا بتوانند در مدار فعلی خود مستقر شوند.

در سال ۲۰۲۱، تیمی از محققان مؤسسه فناوری فدرال سوئیس زوریخ(ETH) و رصدخانه نیروی دریایی ایالات متحده مطرح کردند که “دیموس” و “فوبوس” از یک “قمر اولیه”(proto moon) یا “پیش‌قمر” نشات گرفته‌اند که به قمری گفته می‌شود در مرحله اولیه شکل‌گیری است.

تیمی به سرپرستی “امیرحسین باقری” ژئوفیزیکدان ایرانی مؤسسه فناوری فدرال سوئیس زوریخ(ETH)، داده‌های کاوشگر مریخی “اینسایت”(InSight) ناسا را ​​با اطلاعاتی که در مورد برهم‌کنش کشندی روی مریخ جمع‌آوری کرده بودند، ترکیب کرد.

محققان به این نتیجه رسیدند که مریخ در زمان پیدایش خود با یک “قمر اولیه” همراه بوده که سپس به دو تکه تقسیم شده و در مداری دایره‌ای و بیضوی در دور مریخ قرار گرفته است. با گذشت زمان، انرژی کشندی از سیاره غول پیکر مریخ باعث شده که مدار بیضی شکل جرم دوم نیز به مداری دایره‌ای تبدیل شود.

محققان به این نتیجه رسیدند که مریخ در زمان پیدایش خود با یک “قمر اولیه” همراه بوده که سپس به دو تکه تقسیم شده و در مداری دایره‌ای و بیضوی در دور مریخ قرار گرفته است. با گذشت زمان، انرژی کشندی از سیاره غول پیکر مریخ باعث شده که مدار بیضی شکل جرم دوم نیز به مداری دایره‌ای تبدیل شود.

این تحقیق نشان می‌دهد که قطعه بزرگ‌تر از “قمر اولیه” که امروزه ما آن را به نام “فوبوس” می‌شناسیم، مدار بیضی شکل را اشغال کرده است و یک مسیر مارپیچی را دنبال می‌کند و به دلیل پراکندگی انرژی کشندی به مریخ نزدیک می‌شود. در حالی که “دیموس” که از ابتدا در یک مدار دایره‌ای قرار گرفته است، هیچ گونه اتلاف یا پراکندگی انرژی را تجربه نمی‌کند و در حال دور شدن از مریخ است.

با این حال، تغییر در حرکت مداری هر دو قمر مریخ و تفاوت‌هایی که بین مدارهای مربوطه آنها وجود دارد، نشان می‌دهد که بعید است “فوبوس” و “دیموس” هر دو از یک جرم کیهانی تشکیل شده باشند.

حقایق جالب در مورد مریخ، فوبوس و دیموس

مریخ تنها سیاره سنگی با دو قمر است و به طور شگفت انگیزی هیچ قمر دیگری در منظومه شمسی به اندازه‌ای که “فوبوس” و “دیموس” به مریخ نزدکی هستند، به سیاره خود نزدیک نیستند. حقایق جالب دیگری نیز در مورد سیاره سرخ و قمرهای آن وجود دارد:

• آژانس فضایی ژاپن(JAXA) قصد دارد در سال ۲۰۲۴ یک فرودگر به “فوبوس” بفرستد. این سطح‌نشین به عنوان بخشی از ماموریت “کاوش قمرهای مریخی”(MMX)، نمونه‌های سنگ و خاک را از این قمر جمع‌آوری می‌کند و در سال ۲۰۲۹ به زمین خواهد آورد. محققان مؤسسه فناوری فدرال سوئیس زوریخ(ETH) پیشنهاد می‌کنند که اطلاعات این فرودگر ژاپنی می‌تواند یافته‌های آنها را در مورد منشا “فوبوس” و “دیموس” بهبود بخشد. با این حال، ژاپن تنها کشوری نیست که به قمرهای مریخ علاقه نشان داده است. در سال ۱۹۸۸ اتحاد جماهیر شوروی با استفاده از کاوشگرهایی به نام “فوبوس ۱” و “فوبوس ۲” دو تلاش ناموفق برای کاوش “فوبوس” انجام داد.
• مدت‌ها قبل از اینکه “آساف هال” قمرهای مریخ را کشف کند، “یوهانس کپلر” ستاره‌شناس آلمانی پیشنهاد کرده بود که از آنجایی که مشتری چهار قمر و زمین یک قمر دارد، سیاره سرخ که میان آنها قرار دارد، باید دو قمر داشته باشد. با این حال، او نتوانست فرضیه خود را اثبات کند.
• مریخ بزرگترین آتشفشان منظومه شمسی را به نام “الیمپوس مونز”(Olympus Mons) درون خود دارد. اعتقاد بر این است که ارتفاع آن ۲۵ کیلومتر و قطر آن ۶۲۴ کیلومتر است. در مقایسه باید گفت که آتشفشان “مائونا لوا”(Mauna Loa) که بزرگترین آتشفشان روی زمین است، دارای وسعت ۱۲۰ کیلومتری است. بنابراین وسعت “الیمپوس مونز” را می‌توان این چنین تصور کرد که ۱۰۰ آتشفشان “مائونا لوا” را می‌توان درون آن قرار داد.
• یکی از ویژگی‌های قمر “فوبوس”، وجود دهانه برخوردی بزرگی به نام “استیکنی”(Stickney) در آن است که با وسعت ۱۰ کیلومتری روی سطح آن قرار دارد. “نقشه‌بردار جهانی مریخ” متعلق به ناسا، اولین کاوشگر فضایی بود که “استیکنی” را شناسایی کرد. به دلیل وجود این دهانه، قمر مریخ دارای الگوهای رگه رگه بزرگی است. “دیموس” نیز دارای دو دهانه برخوردی به نام‌های “ولتر”(Voltaire) و “سوئیفت”(Swift) است که از نام دو نویسنده معروف به همین نام(ولتر و جاناتان سوئیفت) گرفته شده است. قطر هر کدام از این دهانه‌ها حدود ۳ کیلومتر است.
• “فوبوس” و “دیموس” می‌توانند اسرار گوناگونی را در مورد منشاء مریخ و منظومه شمسی برای ما فاش کنند. کاوش در این ماهواره‌های طبیعی کوچک می‌تواند به ما این امکان را بدهد که سیاره‌ای را که در آینده به زندگی در آن فکر می‌کنیم، بیشتر بشناسیم و بهتر درک کنیم.

اکنون باید امیدوار باشیم که ماموریت “MMX” ژاپن در آینده برخی از هیجان‌انگیزترین اسرار این قمرهای مرموز مریخ را برای ما آشکار کند.

انتهای پیام