عطارد کوچک‌ترین سیاره منظومه شمسی؛ ابعاد، راز‌های شکل‌گیری و کوچک‌تر شدن مداوم

منظومه شمسی ما هشت سیاره دارد که هر یک ویژگی‌های فیزیکی متفاوتی دارند. در میان این سیاره‌ها، عطارد یا تیر کوچک‌ترین عضو است، قطعا پیش از آنکه پلوتو از فهرست سیاره‌های منظومه شمسی خارج شود، پلوتو کوچک‌ترین سیاره شناخته می‌شد. اکنون دیگر گزینه‌ای نداریم جز پذیرش اینکه عطارد کوچک‌ترین سیاره منظومه شمسی است.

<figcaption class="wp-element-caption"این عکس رنگی عطارد با داده‌های فضاپیمای مسنجر تهیه شده؛ یقینا این رنگ‌ها ترکیب پوسته سیاره را نشان خواهند داد و با چشم دیده نمی‌شوند.

<figcaption class="wp-element-caption"این عکس رنگی عطارد با داده‌های فضاپیمای مسنجر تهیه شده؛ یقینا این رنگ‌ها ترکیب پوسته سیاره را نشان خواهند داد و با چشم دیده نمی‌شوند.

به طور کلی، عطارد کوچک‌ترین شعاع، جرم و حجم را بین سیاره‌های منظومه شمسی دارد. شعاع این سیاره حدود ۲۴۴۰ کیلوم‌تر است که تقریبا یک‌سوم شعاع زمین می‌باشد. حجم عطارد معادل ۶.۰۸۳ در ۱۰ به توان ۱۰ کیلوم‌تر مکعب یا یک‌هجدهم حجم زمین است. جرم این سیاره نیز ۳.۳۰۱۱ در ۱۰ به توان ۲۳ کیلوگرم برآورد شده که به دلیل چگالی نزدیک به زمین، تقریبا یک‌هجدهم جرم زمین محاسبه می‌شود. برای مقایسه، مشتری بزرگ‌ترین سیاره، شعاعی ۶۹۹۱۱ کیلوم‌تری دارد که ۱۱ برابر شعاع زمین است و حجم آن ۱۳۲۱ برابر حجم زمین و جرم آن ۳۱۸ برابر سیاره ما می‌باشد. حجم مشتری حدود ۲۳۵۰۰ برابر حجم عطارد است.

<figcaption class="wp-element-caption"قیاس اندازه زمین و عطارد

تا اوت ۲۰۰۶، پلوتو کوچک‌ترین سیاره منظومه شمسی محسوب می‌شد. در آن سال، اتحادیه بین‌المللی نجوم (IAU) تصمیم گرفت پلوتو را از فهرست سیاره‌ها حذف کند. تعریفی که منجمان برای سیاره ارائه کرده‌اند شامل اجرام کروی است که در مداری به دور خورشید می‌چرخند و مدار خود را از اجرام دیگر پاک کرده‌اند. پس از کشف سیاره کوتوله اریس و سپس اجرام مشابه‌ی مانند سرس و ماکی‌ماکی، محققان به نتیجه رسیدند که پلوتو نیز یک سیاره کوتوله یا جرم فرا‌نتونی است. این تصمیم باعث شد عطارد به عنوان کوچک‌ترین سیاره منظومه شمسی باقی بماند.

<figcaption class="wp-element-caption"سیاره کوتوله پلوتو

مطالعه عطارد به دلیل اندازه کوچک و نزدیکی شدید به خورشید، چالش‌های زیادی دارد. این سیاره اتمسفر ندارد و دمای سطح آن از ۴۰۰ درجه سانتی‌گراد در روز به منفی ۱۷۰ درجه در شب تغییر می‌کند. رصد از زمین دشوار است چون عطارد تقریبا هم‌زمان با خورشید طلوع و غروب می‌کند و تنها در لحظات کوتاه‌ی قبل از طلوع یا بعد از غروب قابل مشاهده است. حتی رصد در روز با تلسکوپ‌ها نیز ریسک آسیب به ابزار‌های نوری را به همراه دارد. ارسال فضاپیما به مدار عطارد نیز پیچیده است؛ تا ۲۰۱۱ تنها فضاپیما مارینر ۱۰ ناسا سه بار از کنار عطارد عبور کرده بود. اولین فضاپیما که در مدار عطارد قرار گرفت، مسنجر ناسا در سال ۲۰۱۱ بود. محققان آژانس فضایی اروپا معتقدند برای قرارگیری در مدار عطارد، یا فضاپیما باید بسیار بزرگ باشد تا سوخت کافی حمل کند، یا باید از مانور‌های گرانشی پیچیده استفاده کند که زمان مأموریت را طولانی می‌کند. دمای بالا در مدار عطارد نیز مانع جمع‌آوری داده‌های با وضوح بالا شده است.

<figcaption class="wp-element-caption"فاصله اندک عطارد از خورشید مطالعه آن را زیاد دشوار می‌کند.

دلیل کوچکی عطارد همچنان مورد بحث علمدانان است. یک نظریه رایج این است که عطارد از همان دیسک غباری تشکیل شده که زمین نیز از آن متولد شده، اما تراکم مواد در نزدیکی خورشید کمتر بوده است. با این حال، داده‌های محدود فضاپیما‌های مارینر ۱۰ و مسنجر نتایج شگفت‌انگیزی آشکار کرده‌اند. پوسته عطارد به طور غیر‌منتظره‌ای نازک است در حالی که هسته آن نسبت به انتظار بسیار بزرگ‌تر است. وجود می‌دان مغناطیسی و چگالی بالا، وجود هسته آهنی را تأیید می‌کند. طیف‌سنجی سطح عطارد نیز غلظت بالا عنصر توریوم را نشان داده که در گرمای اولیه منظومه شمسی باید تبخیر شده باشد. این غلظت به مریخ نزدیک‌تر است که بسیار دور‌تر از خورشید قرار دارد. این نکات شگفت‌انگیز باعث شده دانشمندان فرضیه‌های جدیدی درباره شکل‌گیری عطارد ارائه دهند.

<figcaption class="wp-element-caption"نسبت اندازه هسته به کل سیاره در عطارد زیاد بزرگ‌تر از سیاره‌های سنگی دیگر است.

برخی محققان علوم سیاره‌ای معتقدند عطارد در آغاز سیاره‌ای با اندازه زمین بوده و در نزدیکی مریخ متولد شده است. این نظریه دلیل بزرگی هسته عطارد را توضیح می‌دهد. بر اساس این دیدگاه، عطارد در گذشته با سیاره‌ای دیگر برخورد کرده و به سمت خورشید پرتاب شده است. این برخورد شدید پوسته و بخش بزرگی از گوشته سیاره را جدا کرده و تنها هسته بزرگ و مذاب را باقی گذاشته است. بنابراین عطارد امروز چیزی بیش از هسته و شالوده یک سیاره بسیار بزرگ‌تر نیست.

<figcaption class="wp-element-caption"تصویری خیالی از برخوردی که عطارد را به سیاره کوچک امروزی تبدیل کرد.

مطالعه مستقیم سنگ‌های عطارد امکان‌پذیر نیست چون هیچ کاوشگری تاکنون روی سطح آن فرود نیامده است. با این حال، گروه‌ی از شهاب‌سنگ‌های یافت شده روی زمین به نام اوبریت ترکیب شیمیایی بسیار مشابه پوسته عطارد دارند. برخی دانشمندان گمان می‌کنند این سنگ‌ها آوار همان برخورد سیاره‌ای باشند که عطارد را به مکان فعلی فرستاده، در حالی که گروه‌ی دیگر معتقدند اوبریت‌ها از سیارک‌هایی می‌آیند که در همان ناحیه منظومه شمسی شکل گرفته‌اند. روش دیگر، مطالعه سنگ‌های زمینی است که فرا‌یند‌های تشکیل‌دهنده مشابه سیارات دیگر را تجربه کرده‌اند. برای مثال، ترکیب پوسته زمین در قبرس شباهت زیادی به سنگ‌های عطارد دارد. این پوسته بیش از ۹۰ می‌لیون سال پیش در بستر اقیانوس تتیس بین دو قاره لوراسیا و گوندوانا شکل گرفته و با برخورد صفحات تکتونیک به سطح آمده است. مطالعه عمیق‌تر این سنگ‌ها همراه با داده‌های مأموریت‌های آینده ناسا و آژانس فضایی اروپا، به حل راز کوچکی عطارد کمک خواهد کرد.

<figcaption class="wp-element-caption"این سنگ در قبرس از گدازه‌های بستر اقیانوس تتیس تشکیل شده و ترکیبی زیاد همانند به پوسته عطارد دارد.

علاوه بر برخورد سیاره‌ای که عطارد را بسیار کوچک‌تر از ابعاد اولیه کرده، داده‌ها نشان می‌دهند این سیاره همچنان در حال کوچک‌تر شدن است. هسته عطارد مدام سرد‌تر می‌شود و با کاهش دما، مواد مذاب هسته به حالت جامد در می‌آیند که باعث کوچک‌تر شدن حجم هسته می‌شود. در نتیجه مساحت سطح سیاره کاهش می‌یابد و پوسته درهم می‌ریزد. این پدیده شبیه به سیبی است که با خشک شدن، پوست آن چروک می‌خورد. چروک‌های پوسته در تصاویر مارینر ۱۰ قابل مشاهده هستند و از آنجا که دهانه‌های برخورد این فرورفتگی‌ها را نپوشانده‌اند، دانشمدان استدلال می‌کنند که فرآیند کوچک‌تر شدن همچنان ادامه دارد. هرچند این استدلال قطعیت کامل ندارد، اما سرد شدن هسته عطارد یک واقعیت پذیرفته شده است.

<figcaption class="wp-element-caption"این عکس با اتصال تصاویر مارینر ۱۰ از عطارد ساخته شده.

بسیاری از سیاره‌های فرا‌خورشیدی کشف شده ابعاد بسیار بزرگی دارند، اما این احتمالا به محدودیت تکنولوژی‌های رصد فعلی برمی‌گردد که تنها سیاره‌های بزرگ را شناسایی می‌کنند. در واقع سیاره‌هایی با اندازه عطارد یا کوچک‌تر نیز کشف شده‌اند. کوچک‌ترین سیاره فرا‌خورشیدی شناخته شده، کپلر-۳ است که در ۲۰۱۳ با تلسکوپ کپلر شناسایی شد و از عطارد کوچک‌تر و تقریبا هم‌اندازه ماه است. امکان وجود سیاره‌های بسیار کوچک‌تر در کهکشان نیز وجود دارد که عطارد در مقایسه با آن‌ها غول به نظر برسد.

<figcaption class="wp-element-caption"تصویری خیالی از کپلر-37b در کنار ماه (راست) و عطارد (چپ)

در جمع‌بندی، عطارد کوچک‌ترین سیاره منظومه شمسی است و حتی از قمر‌های گانیمد و تایتان نیز کوچک‌تر و تنها کمی از ماه بزرگ‌تر می‌باشد. تا ۲۰۰۶ این جایگاه در اختیار پلوتو بود که اکنون به عنوان یک سیاره کوتوله یا جرم فرا‌نتونی بزرگ شناخته می‌شود. با وجود نزدیکی نسبی به زمین، فاصله کم عطارد با خورشید، رصد و مطالعه آن را بسیار دشوار کرده است. بسیاری از راز‌های این سیاره، از جمله دلیل دقیق کوچکی آن، همچنان برای علمدانان ناشناخته باقی مانده و امید به مأموریت‌های فضایی آینده و روش‌های غیر‌مستقیم برای درک بهتر این سیاره وجود دارد.