شگفتی‌های عطارد؛ سیارۀ سوزانی که هنوز «یخ» دارد

فرادید| شاید فکر کنید عطارد به دلیل نزدیکی زیاد به خورشید، باید یک سیاره مرده باشد. دانشمندان هم تصور می‌کردند سیاره‌ای که فقط کمی بزرگ‌تر از ماه است، در اثر خشکی ناشی از تابش شدید خورشید باید کاملا تفتیده و سوخته باشد. دنیای عطارد بی‌رحم است: این سیاره روز و شب اختلاف دمایی نزدیک به ۶۰۰ درجه سانتیگراد یا ۱۱۰۰ درجه فارنهایت را تجربه میکند. 

به گزارش فرادید، اما ثابت شده که عطارد دنیایی از تضادها است، سیاره‌ای پویا که شگفتی‌های بیشتری را در خود پنهان کرده که دانشمندان تصورش را نمی‌کردند. یک اتمسفر نازک، یک میدان مغناطیسی و انباری از ترکیبات فرّار هنوز در عطارد وجود دارد؛ ویژگی‌هایی که دانشمندان معمولاً آن‌ها را مختص سیاراتی می‌دانند که بزرگتر و دورتر از خورشید هستند. 

دبورا دومینگو، دانشمند ارشد مؤسسه علوم سیاره‌ای می‌گوید: «انتظار داشتیم این سیاره کاملا خشک و تهی باشد، اما مشاهدات جدید در چند دهه اخیر به دانشمندان دلیل خوبی برای تجدید نظر درباره تصوراتشان از عطارد داده است. شواهد حاکی از آنست که عطارد یک قطعه سنگ خشک‌شده نیست، چون هنوز نواحی یخی دارد.»

تاکنون تنها دو ماموریت به این سیاره فرستاده شدند. سومین ماموریت، یعنی بِپی‌کولومبو (BepiColombo) متعلق به آژانس‌های فضایی ژاپنی و اروپایی، در حال حاضر در راه این سیاره است و اواخر سال ۲۰۲۵ وارد آن می‌شود. این مشاهدات زمینی و ماموریت‌های در محل، فقط بخش کوچکی از شگفتی‌های عطارد را کشف کرده‌اند، اما به اصلاح بسیاری از تصورات اشتباه اولیه ما کمک کردند. در این مطلب با تعدادی از شگفت‌انگیزترین اکتشافات در مورد عطارد تا به امروز و چرایی اهمیت آن‌ها آشنا می‌شوید. 

عطارد فلزی است

هسته بزرگ و عمدتا آهنی عطارد دلیل متراکم بودن زیاد این سیاره است 

عطارد شاید کوچک باشد، اما سنگین است. اگرچه قطر آن فقط کمی از قطر ماه بزرگتر است، اما جرم آن چهار برابر ماه است. در واقع عطارد بعد از زمین، دومین سیاره منظومه شمسی از نظر داشتن بالاترین چگالی است. 

چگالی شدید این سیاره ناشی از این واقعیت است که دارای یک هسته آهنی بزرگ است که حدود ۶۰ درصد از حجم سیاره را تشکیل می‌دهد. در مقابل، هسته زمین از نظر حجمی تنها حدود ۱۵ درصد حجم کل آن است. 

ساختار غیرعادی داخلی عطارد موجب ایجاد چندین نظریه در مورد تولد آن شده است. دانشمندان فکر می‌کنند شاید لایه بیرونی اولیه عطارد توسط خورشید جوشیده شده یا توسط بادهای خورشیدی پراکنده شده یا شاید در پی یک برخورد بزرگ، بیشتر لایه بیرونی نرم‌تر آن از بین رفته باشد و قلب سخت‌تر آن به جا مانده باشد. از آنجا که هنوز بخشی از جبه و پوسته عطارد وجود دارد، می‌توان حدس زد این برخورد شاخ به شاخ نبوده، بلکه یک لمس زودگذر بوده و به برخی از لایه‌های اصلی عطارد آسیبی وارد نکرده است. 

تلاطم درونی عطارد به یک میدان مغناطیسی نیرو می‌دهد

سیگنال‌های کوچک میدان مغناطیسی از سطح عطارد مدرکی است از یک میدان مغناطیسی جهانی در تاریخ اولیه آن که هنوز هم وجود دارد

نخستین ماموریت به عطارد به نام مِراینِر ۱۰ مربوط به سال ۱۹۷۳ بود که نشان داد عطارد هنوز یک میدان مغناطیسی دارد. این کشف برای جامعه علمی یک شوک بود، چون آن‌ها تصور می‌کردند چنین سیاره کوچکی به سرعت سرد شده و درون آن بسته می‌شود، در نتیجه هرگونه وسیله مغناطیسی را در مقیاس جهانی از دست می‌دهد. وجود یک مَگنِتوسفر (مغناطیس سپهر) به آن معناست که بخشی از هسته عطارد هنوز در حال جوش و خروش است. 

میدان مغناطیسی عطارد حدود ۱۰۰ برابر ضعیف‌تر از میدان مغناطیسی زمین است. این به این معناست که این سیاره در پایان مرحله رشد خود و در راه تبدیل شدن به یک سیاره مرده مانند مریخ است. 

در دهه ۲۰۱۰، در دومین ماموریت عطارد به نام مَسِنجِر مشخص شد میدان مغناطیسی این سیاره متعادل نیست. قطب جنوب مغناطیسی روی قطب جنوب جغرافیایی قرار ندارد، بلکه یک‌پنجم راه در داخل سیاره مدفون شده است. 

آنتونیو جِنُوا، مهندس هوافضا که زمین‌سنجی سیاره‌ای و ژئوفیزیک را در دانشگاه ساپینزا رم مطالعه می‌کند، می‌گوید: میدان مغناطیسی نمایی اجمالی از داخل سیاره و تصویری از تاریخ آنست و به این نکته اشاره می‌کند که سرعت چرخش درونی آن، طی میلیاردها سال چقدر کاهش یافته است. تیم او از ماموریت بازگشت بپی‌کولومبو فعلی برای تحقیق بیشتر درباره اسرار زیرزمینی عطارد استفاده خواهد کرد. 

عطارد جو نازکی دارد

عطارد دارای جوّ نازکی است، به قدری نازک که واجد شرایط جو نیست. دانشمندان این لایه نازک گاز را اگزوسفر می‌نامند، جایی که گاز به قدری رقیق است که خوانش فشار را به سختی ثبت می‌کند. 

عطارد بطور ثابت از خورشید آسیب میبیند، بنابراین اگزوسفر آن باید خود را از سطح بازسازی کند. ستاره‌شناسان در دهه ۱۹۸۰ در اگزوسفر عطارد، سدیم، پتاسیم و کلسیم اتمی شناسایی کردند؛ فلزاتی با سیگنال‌های گسیلی قوی که می‌توان آن‌ها را از زمین با تلسکوپ مشاهده کرد. این عناصر فلزی گاز در نظر گرفته نمی‌شوند، اما با برخورد ذرات خورشیدی و شهاب سنگ‌ها به سطح سیاره، راهشان را به آسمان عطارد پیدا میکنند. 

بادهای خورشیدی، اگزوسفر حاصل را خدشه‌دار میکنند و فعل و انفعالات بین گازها و ذرات پرتاب‌شده از خورشید، دم درخشانی به طول ۱۵ میلیون مایل در پشت عطارد ایجاد می‌کند. این دم بسته به نزدیکی عطارد به خورشید، به صورت فصلی دراز و کوچک می‌شود. اگر روی عطارد ایستاده بودید و در زمان مناسب سال به بالا نگاه می‌کردید، دم بلند عطارد در آسمان به صورت یک درخشش نارنجی کم‌رنگ ظاهر می‌شد، طوری که انگار آسمان‌ها با چراغ‌های سدیم روشن شدند. 

روی قطب‌های عطارد یخ وجود دارد

به نظر می‌رسد در قطب‌های عطارد یخ وجود دارد. این یخ‌ها از نور خورشید در امان هستند

سیاره‌ای که اینقدر به خورشید نزدیک است، نباید دارای آب باشد، چه رسد به یخ. این تصور محققان بود. اما در دهه ۱۹۹۰، دانشمندان گلدستون در کالیفرنیا و تلسکوپ رادیویی آرسیبو در پورتوریکو، جریانی از سیگنال‌های راداری به سمت عطارد را هدایت کردند. آن‌ها از مشاهده دو نقطه انعکاسی درخشان (احتمالاً رسوبات یخی) در قطب‌ها شگفت‌زده شدند. 

سال ۲۰۱۲، مِسِنجر تأیید کرد یخ قطب شمال عطارد، آب یخ‌زده است. اندازه‌گیری‌های لیزری روی سطح، مواد غنی از کربن را روی سطح شناسایی کرد که توده یخی زیر را عایق می‌کنند. 

عطارد توانسته این آب را حفظ کند، چون این قسمت در سایه دائمی بوده است. عطارد نسبت به مدارش به دور خورشید، کاملاً عمودی می‌چرخد، مانند سربازی که خبردار روبه‌روی افسر فرمانده ایستاده است. این به آن معناست که گودال‌های ناشی از برخورد سنگ آسمانی نزدیک قطب‌ها، درونی دارند که هرگز نور روز را نمی‌بیند. دمای درون این گودیها به منفی ۲۸۰ درجه فارنهایت میرسد، نزدیک به دمایی که گاز نیتروژن مایع می‌شود. شان سولومون، دانشمند سابق سیاره‌شناسی دانشگاه کلمبیا و محقق اصلی مأموریت مسنجر، می‌گوید: «آنجا به قدری سرد است که یخ می‌تواند در بازه‌های زمانی زمین‌شناسی پایدار باشد». 

مانند بسیاری از سیارات سنگی دیگر، آب روی عطارد احتمالاً از سیارک‌هایی می‌آید که روی سطح فرود آمده‌اند. این آب در دهانه‌های برخورد عطارد پنهان می‌شود که از زمان‌های اولیه، دستکاری نشده است. در دیگر سیارات زمینی در منظومه شمسی، فرآیندهای زمین‌شناسی مانند چرخه‌زنی آب‌وهوایی، آب‌های از خارج آمده را در سراسر جهان پراکنده کرده‌اند. سولومون می‌گوید اگر دانشمندان بخواهند از این یخ باستانی به شکل بکر آن در منظومه شمسی نمونه‌برداری کنند، بهترین منبع احتمالاً قطب‌های عطارد است. 

عطارد حاوی مواد فرار دیگری نیز هست

پوسته عطارد سرشار از عناصر نسبتاً فرار مانند پتاسیم و گوگرد است

وقتی مسنجر مواد فرار را در این سیاره آفتاب سوخته شناسایی کرد، تصورات محققان دوباره به چالش کشیده شد. مواد فرار مواد شیمیایی هستند که می‌توانند در یک تغییر دمای کوتاه، بین فازهای جامد و گاز بپرند. عطارد در حال حاضر ثابت کرده که درون خود آب دارد، یک ماده فرار، اما مسنجر مواد دیگری مانند گوگرد، پتاسیم و کلر را پیدا کرد که به راحتی در دمای نسبتاً بالا تبخیر می‌شوند. این مواد فرار در سراسر سطح سیاره پخش شدند. عطارد با توجه به اندازه‌اش دارای محتوای فرار است، به اندازه سایر سیارات زمینی منظومه شمسی که دورتر از خورشید و بنابراین بسیار سردتر هستند. 

اینکه این مواد فرار از کجا آمده‌اند و چگونه عطارد آن‌ها را حفظ کرده هنوز موضوع بحث علمی است. برخی محققان معتقدند مواد فرار نسبتاً به تازگی از زیرزمین آمده‌اند، در حالی که برخی دیگر معتقدند مواد شیمیایی از زمان جنینی عطارد، روی سطح باقی مانده‌اند. 

نوسانات عطارد پرسش‌هایی ایجاد می‌کند. مثلاً، اگر سیاراتی که ذره ذره به ستارگان خود نزدیک میشوند دارای مواد فرار به ویژه آب باشند، آیا این مناطق قابل‌سکونت هستند؟ دومینگو می‌گوید عطارد نشان داد که نباید سیاره‌های نزدیک به خورشید را دست‌کم گرفت». 

چهره عطارد مزین به ویژگی‌های منحصربه فرد زمین‌شناسی است

عطارد دارای فرورفتگی‌های نامنظمی در سطح خود است که گودال نامیده می‌شوند. مراینر ۱۰ نخستین بار سال ۱۹۷۵ آن‌ها را شناسایی کرد. سپس از این مناطق کم‌عمق با وضوح عالی عکس گرفت. گستره این فرورفتگی‌ها از چند ده فوت تا بیش از یک مایل است و عمق آن‌ها ممکن است به ۱۲۰ فوت برسد. آن‌ها شبیه داخل نرم و هوادار یک نان خمیر ترش هستند که باز شده است. 

دانشمندان بر این باورند که ممکن است این حفره‌ها کار مواد فرار باشند. از آنجا که عطارد بدون اتمسفر، باران یا بادی ندارد که سطح را لایه‌برداری کند، ویژگی‌های سطحی مانند گودال‌ها تنها می‌توانند از فرآیندهای دیگر شکل گرفته باشند، مثلاً نشت مواد فرار از زمین به فضا. این حفره‌ها سازندهای نسبتاً جوانی هستند که در قیاس با دهانه‌های برخوردی چهار میلیاردساله روی عطارد، به طور متوسط حدود ۱۰۰۰۰۰ سال عمر دارند. دانشمندان می‌گویند این حفره‌ها هنوز در حال شکل‌گیری هستند. 

این حفره‌ها منحصر به عطارد هستند. به نظر می‌رسد هیچ جرم آسمانی دیگری در منظومه شمسی مشابه آن وجود نداشته باشد. 

در سال‌های اخیر، دانشمندان تشکیلات ساختاری دیگری را روی عطارد شناسایی کرده‌اند. زمین‌های آشفته بخش‌های وسیعی از زمین را قطعه‌قطعه کرده‌اند. برخی محققان بر این باورند که این زمین‌های آشفته ناشی از فرارهای شناور سطحی هستند تا زمانی که یکپارچگی ساختاری خود را از دست داده و فرو بریزند.

عطارد زمانی از نظر آتشفشانی فعال بوده است

در این عکس از سطح عطارد که توسط مسنجر گرفته شده، به نظر می‌رسد دو دهانه بزرگ در بالا و سمت چپ تصویر برای تشکیل دشت‌های صاف پر شده‌اند

توپوگرافی عطارد نشان داده که زمانی آتشفشان‌ها گدازه‌هایی را روی این سیاره پرتاب می‌کردند. مراینر ۱۰ ابتدا نگاهی اجمالی داشت اما مسنجر تأیید کرد دشت‌های براق در سطح عطارد پخش شده‌اند. در هر دشت، گدازه‌های انباشته شده روی دهانه‌ها و برآمدگی‌های قدیمی‌تر هموار شدند. محققان فکر می‌کنند آتشفشان ماگمایی بین یک میلیارد تا ۳.۵ میلیارد سال پیش در عطارد به دلیل خنک شدن و انقباض سیاره‌ای که راه‌های فرار ماگما را مسدود کرده بود متوقف شده است. 

عطارد نشانه‌هایی از نوع دیگری از آتشفشان را نیز دارد: انفجار. اگر جریان گدازه مانند آبریزش بینی باشد، انفجارها معادل آتشفشانی عطسه هستند. گودال‌های نامنظم در عرض چندین مایل و عمق بیش از دو مایل به آتشفشان‌های آذرآواری باستانی اشاره دارند که خود تخریب شده‌اند. اطراف این گودال‌ها رسوباتی است که به عقیده محققان از انفجار خارج شدند. 

کارشناسان می‌گویند این نوع انفجارهای آتشفشانی احتمالاً ناشی از مواد فرار زیرزمینی هستند. وقتی این مواد شیمیایی مدفون به سطح آیند، حجم آن‌ها افزایش می‌یابد. در نهایت، افزایش فشار گازها سبب می‌شود آتشفشان مانند یک بالون بیش از حد پرشده بترکد. 

دانشمندان بپی‌کولومبو امیدوارند اطلاعات بیشتری در مورد منشا این مواد فرار به دست آورند. نقشه‌برداری از آن‌ها در مقیاس جهانی اطلاعاتی در مورد چگونگی رسیدن آن‌ها به آنجا ارائه می‌دهد. جنوا می‌گوید منشا مواد فرار یکی از موضوعات اصلی اکتشافات فضایی است.

مترجم: زهرا ذوالقدر