عطارد

عطارد نماد خدای پیغام‌آور، هِرمِس است. علّت این نام‌گذاری که عطارد با بیشترین سرعت به دور خورشید می‌گردد و هرمس نیز به تندپا بودن و چابکی مشهور است.

عطارد، نزدیک‌ترین همسایه‌ی خورشیدِ زندگی‌بخش، دنیایی از رکوردهاست. از میان همه‌ی اجرامی‌که از فشرده شدن ابر پیش‌ستاره‌ای خورشید به وجود آمده‌اند، عطارد در بیشترین گرما شکل گرفته است. روز آن از پگاه تا شامگاه برابر با ۵۹ روز زمینی، طولانی‌ترین روز منظومه شمسی بوده و حتی از یک سال خودش بیشتر است. هنگامی‌که به سمت‌الشمس، نزدیک‌ترین نقطه به خورشید، می‌رسد، حرکت آن به اندازه‌ای سریع است که از دیدگاه ناظری که بر سطح آن قرار دارد، خورشید در آسمان متوقف شده، رو به عقب حرکت می‌کند.این کار تا زمانی که حرکت وضعی سیّاره،پیشی گرفته و خورشید را دوباره به حرکت رو به جلو وادارد، ادامه خواهد داشت. در طی روز، دمای سطح آن به حدود ۷۰۰ درجه کلوین، گرم‌تر از سطح هر سیّاره دیگر، بیش از دمای ذوب سرب رسیده، در شب به ۱۰۰ درجه کلوین، که برای انجماد کریپتون کافی‌است، سقوط می‌کند.

چنین مواردی، به طور استثنایی، عطارد را برای ستاره‌شناسان جذاب می‌کند. به همین دلیل چند تلاش مخصوص، برای پژوهش‌های علمی، درباره‌ی این سیّاره انجام شده است. خواص استثنایی عطارد، آن را برای تطبیق و هماهنگی با هر طرح فراگیرِ تکامل منظومه شمسی، با مشکل روبرو نموده است. ولی از سوی دیگر، همین خواص غیر معمول، به نوعی یک محک دقیق و حساس، برای فرضیه‌های ستاره‌شناسان است. هرچند عطارد، پس از زهره و مریخ نزدیک‌ترین همسایه‌ی زمین است، تنها درباره‌ی پلوتوی دوردست، کم‌تر از آن می‌دانیم. بیشتر دانش ما درباره‌ی عطارد، از جمله پیدایش و تکامل، میدان مغناطیسی اسرارآمیز، جو رقیق، هسته‌ی احتمالاً مایع و چگالی بسیار بالای آن در پرده‌ای از ابهام باقی مانده است.

عطارد به روشنی می‌درخشد، اما چنان دور است که ستاره‌شناسان پیشین نتوانستند هیچ جزییاتی از عوارض زمینه‌ی آن را تشخیص دهند‌ و فقط مسیر حرکت آن در آسمان را ترسیم کرده‌اند. همانند دیگر سیارگان درونی، عطارد از دیدگاه ناظر زمینی، هرگز بیش از ۲۷ درجه از خورشید دور نمی‌شود. این زاویه کوچک‌تر از زاویه‌ای است که در ساعت ۱، عقربه‌های یک ساعت با هم تشکیل می‌دهند. پس به‌این ترتیب، دیدن آن تنها در طول روز امکان‌پذیر است که آن هم به دلیل پخش شدن نور خورشید منتفی است، مگر در هنگام طلوع یا غروب که خورشید درست در زیر افق قرار دارد. ولی در آن هنگام، عطارد در آسمان بسیار پایین قرار گرفته است و نور آن باید از میان هوایی گذر نماید که تا ۱۰ بار آشفته‌تر و متلاطم‌تر از هوایی است که درست بالای سر ما قرار دارد. بهترین تلسکوپ‌های زمینی تنها توانایی دیدن عوارضی از سطح عطارد را دارند که چند صد کیلومتر یا بیشتر پهنا داشته باشند. این دقت به‌مراتب پایین‌تر از دیدن ماه با چشم غیر مسلح است.

با وجود این موانع، مشاهدات زمینی نتایج جالبی داشته است. در سال ۱۳۳۴ ستاره‌شناسان توانستند پژواک امواج گسیل شده‌ی رادار خود را از سطح عطارد را دریافت کنند. با اندازه‌گیری اثر جابجایی دوپلر در فرکانس امواج بازتابی، به حرکت وضعی ۵۹ روزه‌ی عطارد پی بردند. تا آن زمان، دانشمندان می‌پنداشتند که دوره‌ی حرکت وضعی عطارد ۸۸ روز و برابر با یک سال آن است، که به این ترتیب یک روی آن باید همواره به سوی خورشید می‌بود. نسبت ساده‌ی دو به سه، میان روز و سال سیّاره بسیار قابل توجه است. عطارد که در آغاز سریع‌تر به دور خود می‌چرخید، احتمالا انرژی خود را در طی پدیده‌های کششی از دست داده، کند شده و سرانجام در مداری با این نسبت عجیب به دام افتاده است.

ممکن است چنین به نظر برسد که رصدخانه‌های فضایی، مانند تلسکوپ فضایی‌هابل، به دلیل آنکه محدودیت آشفتگی‌های جوی را ندارند، باید ابزارهایی ایده‌ال برای مطالعه‌ی عطارد باشند. ولی متاسفانه‌هابل مانند بسیاری از گیرنده‌های فضایی دیگر به دلیل نزدیکی به خورشید نمی‌تواند بر عطارد تمرکز نماید زیرا نور شدید خورشید می‌تواند به قطعات حساس نوری، آسیب برساند.

تنها راه دیگری که برای بررسی عطارد باقی می‌ماند، فرستادن یک سفینه فضایی است تا آن را از نزدیک بررسی کند. تنها یک بار در دهه‌ی ۱۹۷۰ یک سفینه، مارینر ۱۰، به عنوان بخشی از یک ماموریت بزرگ‌تر، که کاوش منظومه‌ی شمسیِ داخلی بود، چنین سفری را انجام داد. بردن یک سفینه به آنجا کار ساده‌ای نبود. سقوط مستقیم به درون چاهِ پتانسیلِ گرانشیِ خورشید غیرممکن بود. این سفینه برای رد کردن انرژی گرانش به زهره، باید با چرخشی سریع به دور آن به سوی عطارد کمانه می‌کرد و در نتیجه این کار، سرعت خود را برای ملاقات با عطارد از دست می‌داد. در این سفر، مدار مارینر به دور خورشید امکان سه ملاقات نزدیک با عطارد را در ۲۹ مارس ۱۹۷۴، ۲۱ سپتامبر ۱۹۷۴ و ۱۶ مارس ۱۹۷۵ فراهم کرد. این سفینه تصاویری از حدود ۴۰% سطح عطارد را به زمین مخابره نمود که در نگاه نخست، ظاهری شبیه به ماه را نشان می‌داد.

این تصاویر، متاسفانه به اشتباه، این عقیده را القاء نمود که عطارد تفاوت بسیار کمی‌با ماه دارد و درست همانند ماه خودمان است که در گوشه‌ی دیگری از منظومه شمسی جای گرفته است. در نتیجه عطارد از برنامه‌ی فضایی ناسا قلم خورد، و بخش بزرگی از این سیّاره همچنان بررسی نشده باقی ماند.

با سفر مارینر، دانش ما از عطارد، از تقریبا هیچ، به آن چه که امروزه می‌دانیم، ارتقاء یافت. تجهیزاتی که با سفینه حمل شدند، ‌حدود ۲۰۰۰ تصویر با قدرت تفکیک مؤثرِ حدود ۱.۵ کیلومتر را به زمین مخابره کردند. دقت این تصاویر همانند تصاویری از ماه است که می‌توان از زمین توسط یک تلسکوپ بزرگ گرفت. ولی تمام این تصاویر از یک سوی عطارد تهیه شده و هنوز دیگر سوی آن دیده نشده است.

با اندازه‌گیریِ شتاب مارینر در میدان گرانشِ به شدت نیرومند عطارد، ستاره‌شناسان به یکی از غیرعادی‌ترین خصوصیات آن، یعنی چگالی بالای سیّاره پی بردند. اجسام جامد (غیر گازی) دیگر یعنی زهره، ماه و مریخ و زمین، کاملاً چگال هستند. کوچک‌ترها یعنی ماه و مریخ، چگالی کم‌تر و بزرگ‌ترها،‌یعنی زمین و زهره، چگالی بیشتری دارند. عطارد بسیار از ماه بزرگتر نیست ولی چگالی آن همانند سیّاره‌ای به بزرگی زمین است.

مشاهده این پدیده سرنخی اساسی برای پی بردن به ساختار درونی عطارد است. لایه‌های بیرونی یک سیّاره‌ی جامد، از مواد سبک‌تر مانند سنگ‌های سیلیکاتی تشکیل شده است. با پیشروی در عمق، به دلیل فشار لایه‌های بالایی و ترکیب متفاوت لایه‌های درونی، چگالی افزایش می‌یابد. هسته بسیار چگال سیّاره‌های جامد، به طور عمده، از آهن تشکیل شده است. پس در میان سیّاره‌های جامد، عطارد باید، ‌به نسبت ابعادش، دارای بزرگ‌ترین هسته فلزی باشد. این یافته، گواهیِ زنده‌ای بر فرضیه‌ی پیدایش و تکامل منظومه شمسی است. دیدگاه بیشتر ستاره‌شناسان بر این است که همه‌ی سیّاره‌ها در یک زمان از فشرده شدن ابرهای دور خورشید شکل گرفته‌اند. اگر این فرضیه درست باشد، آن گاه خاص بودن چگالی عطارد را می‌توان به یکی از سه شکل زیر توضیح داد:

۱- ابر خورشیدی در نزدیکی مدار عطارد با جاهای دیگر فرقی اساسی داشته باشد، تفاوتی بسیار بیش از آن که مدل‌های تیوریک پیش‌بینی می‌کنند.

۲- در آغاز عمر منظومه شمسی، خورشید چنان پر انرژی بوده است که بر اثر گرمای آن عناصر فرّار و کم چگال عطارد، بخار شده از آن گریخته‌اند.

۳- یک جسم بسیار پرجرم، درست پس از شکل گیری عطارد، با آن برخورد کرده باشد و موجب بخار شدن مواد کم‌چگالی‌تر شده باشد.

وضعیت شواهد کنونی هنوز به گونه‌ای نیست که بتوانیم از میان این سه امکان، یکی را برگزینیم.

از همه عجیب‌تر این که، تحلیل دقیق یافته‌های مارینر به همراه مشاهدات طیف‌سنجی مداوم از زمین، در شناسایی کوچکترین اثری از آهن در سنگ‌های سطح عطارد ناموفق مانده است. فقدان آهن در سطح عطارد، به شدت با مقدار پیش‌بینی شده آن در قسمت‌های درونی عطارد، در تضاد است. آهن در پوسته زمین وجود دارد. با طیف‌سنجی، وجود آن در سنگ‌های ماه و مریخ نیز تایید می‌شود. پس عطارد، تنها سیّاره از منظومه داخلی شمسی است که آهن آن – که از چگالی بالایی برخوردار است – در هسته‌اش متمرکز شده و در پوسته آن سیلیکات‌هایی دیده می‌شود که چگالی پایین‌تری دارند. دانشمندان حدس می‌زنند که عطارد آن قدر مدت زیادی به صورت مذاب بوده است که مانند یک کوره ذوب آهن – که در آن آهن پس از ذوب شدن به زیر تفاله‌ها می‌رود – مواد سنگین در مرکز آن ته‌نشین شده باشند.

یکی دیگر از یافته‌های سفینه مارینر ۱۰، این است که عطارد دارای یک میدان مغناطیسی نسبتاً نیرومند است. میدان آن از همه‌ی سیارگان درونی، به غیر از زمین، قوی‌تر است. میدان مغناطیسی زمین ناشی از فرآیندی به نام دیناموی خودگردان است که در آن فلزات مذاب‌هادی الکتریسیته در هسته‌ی سیّال زمین می‌چرخند. اگر میدان مغناطیسی عطارد هم ناشی از پدیده‌ای همانند باشد، نتیجه می‌گیریم که این سیّاره باید یک هسته‌ی سیّال داشته باشد. این فرضیه نیز یک اشکال دارد؛ اجسام کوچکی مانند عطارد، به نسبت حجم خود، از مساحت سطحی بالایی برخوردارند. به فرض آن که دیگر شرایط یکسان باشد، نتیجه می‌گیریم اجسام کوچک‌تر انرژی خود را زودتر به فضا گسیل می‌کنند. اگر عطارد، همان گونه که چگالی بالا و میدان مغناطیسی آن نشان می‌دهد، دارای یک هسته‌ی آهنی باشد، آن گاه این هسته می‌بایست میلیون‌ها سال پیش سرد و جامد شده باشد. یک هسته جامد هم نمی‌تواند اساس و بنیان یک دیناموی خودگردان باشد. از این تناقض، نتیجه می‌گیریم که مواد دیگری نیز باید در هسته باشند که با پایین بردن نقطه‌ی ذوب آهن، باعث مایع ماندن آن در دماهای پایین‌تر شوند. گوگرد، یک عنصر فراوان کیهانی، می‌تواند یک کاندیدای مناسب باشد. در مدل‌های جدیدتر پیشنهاد می‌شود که هسته عطارد از آهن جامد تشکیل شده است ولی با پوسته‌ای مایع، از آهن و گوگرد با دمای ۱۳۰۰ درجه کلوین در پیرامونش، احاطه شده باشد. این فرضیه، گرچه هنوز اثبات نشده است، به نظر می‌رسد پاسخ مناسبی برای تناقض یاد شده باشد.

همین که سطح سیّاره‌ای به اندازه‌ی کافی جامد شود، بر اثر تنش‌های مداومی‌که در طی زمآن‌های طولانی تحت آن قرار می‌گیرد، ترک برداشته، یا در اثر برخورد شهاب‌سنگ‌ها مانند تکه شیشه‌ای خرد می‌شود. پس از تولد در چهار میلیارد سال پیش، عطارد تحت بمباران شهاب‌سنگ‌های بزرگی قرار گرفته است که توانسته‌اند از پوسته‌ی شکننده‌ی‌ بیرونی آن به داخل نفوذ کرده، سیلاب‌هایی از گدازه را بر سطح آن جاری کنند. بعدها نیز، برخوردهایی کوچک‌تر موجب جریان یافتن گدازه شده‌اند. این برخوردها باید آن قدر انرژی آزاد کنند تا بتوانند لایه‌ی سطحی را ذوب نموده یا در لایه‌های زیرین - که مایع هستند - نفوذ کنند. سطح عطارد، توسط وقایعی که پس از جامد شدن لایه‌ی بیرونی آن رخ‌داده، خالکوبی شده است.

زمین‌شناسان سیّاره‌ای، کوشش کردند با سودجستن از این عوارض و بدون داشتن آگاهیِ دقیقی از نوع سنگ‌هایی که سطح آن را تشکیل می‌دهند، پی به تاریخ پررمز و راز این سیّاره ببرند. تنها راه برای تعیین دقیق عمر یک سیّاره، سودجستن از اطلاعات رادیومتریِ نمونه های بازگردانده شده از آن سیّاره است. ( در مورد عطارد چنین چیزی در دسترس نیست و در آینده نزدیک هم در دسترس نخواهد بود). ولی به‌جز آن زمین‌شناسان سیّاره‌ای، راه‌حل‌های نبوغ‌آمیری برای تعیین عمر نسبی آن دارند که بیشتر برپایه اصل برهم‌نهی است: هر عارضه‌ای که بر روی عارضه‌ای دیگر قرار بگیرد یا شکافی در آن ایجاد کند از آن جوان‌تر است. از این اصل استفاده‌ی خاصّی در تشخیص عمر نسبی گودال‌ها به عمل می‌آید.

و امّا در ۴ اوت سال ۲۰۰۴ ناسا تصمیم بر فرستادن کاوشگر دیگری برای اکتشاف سطح عطارد گرفت.

نوشته شده در یک شنبه 8 خرداد 1390برچسب:,ساعت توسط احسان|