تكشف الملاحظات التي أجراها تلسكوب جيمس ويب الفضائي أن نيريد، ثالث أكبر قمر لنبتون، قد يكون القمر الصناعي الوحيد السليم المتبقي من مجموعة قديمة من الأقمار التي دمرت في وقت مبكر من تاريخ النظام الشمسي. يتحدى هذا الاكتشاف الفرضيات السابقة ويقدم رؤى جديدة حول كيفية تشكل وتطور أنظمة الأقمار الصناعية لعمالقة الغاز منذ أكثر من 4 مليارات سنة.
وقاد ماثيو بيلياكوف، وهو طالب دراسات عليا في علوم الكواكب في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، الدراسة التي نشرت يوم الأربعاء في مجلة Science Advances. وفقًا للبحث، سيكون نيريد هو الناجي الوحيد السليم من عملية كارثية تضمنت الاستيلاء على تريتون، أكبر قمر نبتون، من منطقة بعيدة من النظام الشمسي. كان من الممكن أن يؤدي هذا الالتقاط إلى حدوث تصادم متسلسل أدى إلى تدمير النظام القمري الأصلي لنبتون بالكامل تقريبًا.
تفرد نبتون بين عمالقة الغاز
يبرز نبتون بين الكواكب الخارجية للنظام الشمسي لامتلاكه مجموعة غير عادية وفوضوية من الأقمار الصناعية. تتميز أورانوس وزحل والمشتري بأنظمة مرتبة من الأقمار، مع عدة أقمار صناعية أكبر تدور في نفس اتجاه دوران الكوكب المضيف. في المقابل، يمتلك نبتون مجموعة أصغر بكثير وأكثر اضطرابًا.
تريتون، أكبر أقمار نبتون، يسود على هذا النظام الغريب. بحجم مماثل لحجم قمر الأرض، يدور تريتون في الاتجاه المعاكس لدوران كوكبه، وهو القمر الصناعي الكبير الوحيد في النظام الشمسي الذي يفعل ذلك. لقد أثارت هذه الميزة الشاذة اهتمام علماء الفلك لعقود من الزمن وأدت إلى تطوير فرضية راسخة: لم ينشأ تريتون من بقايا تكوين نبتون، ولكن تم التقاطه من الخارج.
ويعتقد العلماء أن تريتون نشأ في حزام كويبر، وهي منطقة حلقية من الأجسام الجليدية على حافة النظام الشمسي، ودخل البيئة النبتونية منذ أكثر من 4 مليارات سنة بعد اقترابه منها. كان من الممكن أن تستحوذ جاذبية نبتون على القمر الصناعي، وتقذفه إلى الداخل وتسبب تأثيرات مدمرة على نظام الأقمار الصناعية البدائي للكوكب.
تأثير تريتون والفوضى الكونية
إذا كان نبتون يمتلك في الواقع مجموعة فريدة من الأقمار المشابهة لجيرانه من الكواكب، لكان وصول تريتون كارثيًا. بقطر أصغر بقليل من قطر القمر، سيصطدم ترايتون بالأقمار الصناعية الأخرى، مما يؤدي إلى تدمير العديد منها في هذه العملية. وتؤكد الخصائص الحالية للنظام النبتوني هذا السيناريو، إذ يبدو أن الأقمار السبعة الداخلية هي بقايا هذا الاصطدام القديم.
وأوضح بيلياكوف: “نيريد هو الناجي الوحيد السليم من هذه العملية. الناجون الآخرون هم الأقمار الداخلية لنبتون، لكنها ليست سليمة لأن لدينا صورًا لهم من فوييجر 2، ويبدو أنها أكوام مضطربة من الأنقاض. إنها مواد باقية من النظام المبكر، لكنها ليست أقمارًا سليمة تمامًا”.
يتناقض هذا الاستنتاج مع الأبحاث السابقة التي افترضت أن نيريد كان جسمًا تم التقاطه من حزام كويبر، بالإضافة إلى تريتون وبعض أقمار نبتون الأخرى. وكشفت البيانات الجديدة من جيمس ويب أن تركيبة نيريد لا تتطابق مع ما يعرفه العلماء عن أجسام حزام كويبر، مما يبطل هذه الفرضية السابقة.
نيريد: القمر بعيد المنال الذي يتحدى التفسير
لا يعرف علماء الفلك سوى القليل عن نيريد لأنه خافت وبعيد عن الأرض والشمس. الصورة الوحيدة التي حصل عليها العلماء جاءت من صورة ضبابية تم التقاطها في عام 1989 بواسطة مركبة الفضاء فوييجر 2 التابعة لناسا أثناء تحليقها القصير حول نبتون. نيريد هو أبعد قمر معروف لنبتون وله أحد المدارات الأكثر انحرافًا (غير دائرية) في النظام الشمسي بأكمله، ويستغرق 360 يومًا أرضيًا لإكمال دورة واحدة حول الكوكب.
سُميت على اسم النيريدات في الأساطير اليونانية، ويُعتقد أن قطر نيريد يبلغ حوالي 210 ميلاً (338 كيلومترًا). هذا الحجم يجعله ضعف حجم فيبي، ثاني أكبر قمر غير منتظم، يقع حول زحل. من بين الأجسام الفضائية غير المنتظمة التي تكون مداراتها مائلة أو متراجعة أو بعيدة عن كواكبها المضيفة، مما يشير إلى الالتقاط الخارجي، يعتبر نيريد كائنًا غريبًا بشكل ملحوظ.
وأشار بيلياكوف: “إنه ليس بعيدًا عن كوكبه المضيف مقارنة بالعديد من الأقمار الصناعية الأخرى غير النظامية”. بعض سمات نيريد جعلت علماء الفلك يشككون منذ فترة طويلة في أصوله في حزام كويبر، لكن البيانات الملموسة كانت مفقودة حتى تدخل جيمس ويب.
الوحي لجيمس ويب
كشفت عملية رصد مدتها عشر دقائق وأربعين ثانية تم إجراؤها خصيصًا للدراسة، باستخدام إمكانيات الأشعة تحت الحمراء لجيمس ويب، عن تكوين سطح نيريد وقدمت أدلة دامغة. اكتشف الباحثون جسمًا غنيًا بالمياه بدرجة عالية على السطح، وأكثر سطوعًا من العديد من أجسام حزام كويبر، مع وجود ملحوظ لثاني أكسيد الكربون.
وقال بيلياكوف: “كان التوقيع الإجمالي مشابهًا لبصمات الأقمار الصناعية العادية حول أورانوس أكثر من أجسام حزام كويبر”. تمت مقارنة النتائج مع بيانات جيمس ويب التي تتضمن 54 جثة من حزام كويبر، مما يعزز الاستنتاج.
المحاكاة الحاسوبية تدعم هذه الفرضية
أجرى بيلياكوف وزملاؤه عمليات محاكاة حاسوبية لاختبار ما إذا كانت فرضية نيريد كجزء من النظام القمري الأصلي ستصمد أمام التدقيق العلمي. وكانت النتائج مشجعة: في الحالات التي يبقى فيها تريتون على قيد الحياة بدلاً من تدميره أو طرده إلى نبتون، يمكن لواحد أو أكثر من الأقمار الصناعية البقاء على قيد الحياة في مدارات بعيدة في 25% تقريبًا من اللقاء مع تريتون.
يُقارن هذا الاحتمال بشكل إيجابي بفرص أن يكون نيريد كائنًا تم التقاطه. في السيناريو المقترح، خلال أول 100 إلى 200 مليون سنة من تاريخ النظام الشمسي، كان من الممكن أن يصطدم تريتون بالنظام النبتوني، مما يؤدي إلى تدمير العديد من الأقمار الأصلية. ومع ذلك، كان من الممكن إنقاذ نيريد وإرساله إلى مدار غريب الأطوار. كان من الممكن أن يؤدي هذا الحدث أيضًا إلى إبطاء مدار تريتون اللامركزي، مما يضعه في مساره الحالي، بالقرب من نبتون.
الرؤى المستقبلية وضرورة الاستكشاف
أكد بيلياكوف على أهمية البحث المستمر: “أعتقد أن الناس أرادوا بالفعل أن يكون هذا صحيحًا. الآن يمكننا أن نبدأ حلقة ردود الفعل العلمية الحقيقية. هناك المزيد من البيانات التي سيتم جمعها حول تكوين نيريد والتي يمكن أن تساعدنا على فهم تكوين النظام النبتوني بشكل أفضل.”
قد تؤدي الملاحظات الإضافية مع جيمس ويب إلى تعزيز الاستنتاجات، لكن الكلمة الأخيرة بشأن المظهر الفعلي لنيريد ستتطلب مهمة إلى الكوكب. لا شيء مخطط له حاليا. تظل فوييجر 2، التي تم إطلاقها عام 1977، المركبة الفضائية الوحيدة التي قامت بدراسة النظام النبتوني بالتفصيل.
ووصفت كارولين بوركو، عالمة فلك الكواكب الأمريكية التي عملت في بعثتي فوييجر وكاسيني التابعتين لناسا، الدراسة الجديدة بأنها “فحص أنيق وبسيط لكيفية اكتساب نظام قمر نبتون لمظهره الحالي”. ووفقًا لها، “يوضح المؤلفون أنه من المعقول أن يكون نيريد محظوظًا بالبقاء في مدار حول نبتون، ولكن على مسافة أكبر بكثير من تريتون. وهذا من شأنه أن يفسر سبب عدم تطابق تكوينه، الذي لاحظه جيمس ويب، مع تكوين الأجسام الموجودة في حزام كويبر.”
الآثار المترتبة على فهم الأنظمة القمرية
سلط لي فليتشر، الأستاذ في كلية الفيزياء وعلم الفلك بجامعة ليستر في إنجلترا، الضوء على دور جيمس ويب: “لقد عرفنا منذ فترة طويلة أن هناك شيئًا مميزًا حول مجموعة أقمار نبتون، بعد أن انزعجنا بشدة من وصول تريتون وغيره من الأقمار الصناعية التي استحوذت عليها جاذبية نبتون على مر السنين. ونظرًا للعمليات التدميرية، لم نتوقع رؤية أي شيء من نظام الأقمار الصناعية الأصلي لنبتون بخلاف الركام والحطام”.
لكن بيانات جيمس ويب تشير إلى خلاف ذلك. يمكن أن يكشف العمل المستقبلي باستخدام التلسكوب عن ميزات ذات نطاق أدق ويزيد من تعزيز حالة نيريد باعتباره قمرًا صناعيًا أصليًا. إن هذه الفرضية مقنعة ويمكن بالتأكيد اختبارها من خلال ملاحظات جيمس ويب المستقبلية، ومن الناحية المثالية، من خلال مهمة مستقبلية طموحة إلى نظام نبتون.