13.4: أصل ومصير المذنبات والأشياء ذات الصلة

Last updated
Save as PDF

Page ID: 197791

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

أهداف التعلم

في نهاية هذا القسم، ستكون قادرًا على:

وصف سمات أجسام القنطور
قم بتأريخ الاكتشاف ووصف تكوين سحابة أورت
وصف الأجسام العابرة لنبتون وحزام كويبر
اشرح المصير المقترح للمذنبات التي تدخل النظام الشمسي الداخلي

ربما تكون المذنبات التي نلاحظها عندما تقترب من الأرض (خاصة تلك القادمة لأول مرة) هي أكثر الأجسام بدائية التي يمكننا دراستها، وتم الحفاظ عليها دون تغيير لمليارات السنين في التجمد العميق للنظام الشمسي الخارجي. ومع ذلك، اكتشف علماء الفلك العديد من الأجسام الأخرى التي تدور حول الشمس خارج الكواكب.

قنطورس و TNOs

في النظام الشمسي الخارجي، حيث تحتوي معظم الأجسام على كميات كبيرة من الجليد المائي، ينهار التمييز بين الكويكبات والمذنبات. لا يزال علماء الفلك في البداية يستخدمون اسم «الكويكبات» للأجسام الجديدة المكتشفة حول الشمس بمدارات تحملها إلى ما وراء كوكب المشتري. أول هذه الأجسام هو Chiron، الذي تم العثور عليه في عام 1977 على مسار ينقله من داخل مدار زحل عند اقترابه الأقرب إلى الشمس إلى مسافة أورانوس تقريبًا (الشكل\(\PageIndex{1}\)). يُقدر قطر تشيرون بحوالي 200 كيلومتر، وهو أكبر بكثير من أي مذنب معروف.

بديل — الشكل: مدار\(\PageIndex{1}\) تشيرون. تدور Chiron حول الشمس كل 50 عامًا، مع اقترابها الأقرب إلى مدار زحل وأبعد طريقة اقترابها من مدار أورانوس.

في عام 1992، تم اكتشاف جسم لا يزال بعيدًا يسمى Pholus مع مدار يأخذه 33 AU من الشمس، إلى ما وراء مدار نبتون. يحتوي الفولوس على السطح الأكثر احمرارًا من أي جسم في النظام الشمسي، مما يشير إلى تكوين سطح غريب (ولا يزال غير معروف). ومع اكتشاف المزيد من الأجسام في هذه المناطق البعيدة، قرر علماء الفلك أن يتم إعطاؤهم أسماء القنطور من الأساطير الكلاسيكية؛ وذلك لأن القنطور كان نصف إنسان ونصف حصان، وتعرض هذه الأجسام الجديدة بعض خصائص كل من الكويكبات والمذنبات.

يقع خارج مدار نبتون عالم بارد ومظلم تسكنه أجسام تسمى ببساطة الأجسام العابرة لنبتون (TNOs). أول ما تم اكتشافه وأشهرها من بين هذه TNOs هو الكوكب القزم بلوتو. ناقشنا بلوتو ومواجهة مركبة نيو هورايزونز الفضائية معها في قسم الخواتم والأقمار وبلوتو. تم اكتشاف TNO الثاني في عام 1992، والآن أصبح أكثر من ألف معروف، معظمها أصغر من بلوتو.

تُصنف أكبرها بعد بلوتو - المسماة إريس وماكيماك وهاومي - أيضًا على أنها كواكب قزمة. وباستثناء صغر حجمها، فإن الكواكب القزمية لها العديد من الخصائص المشتركة مع الكواكب الأكبر. يحتوي بلوتو على خمسة أقمار، وتم اكتشاف قمرين يدوران حول هوميا وواحد يدور كل منهما حول إريس وماكيماك.

حزام كويبر وسحابة أورت

تعد TNOs جزءًا مما يسمى حزام كويبر، وهي مساحة كبيرة من الفضاء خارج نبتون وهي أيضًا مصدر العديد من المذنبات. يدرس علماء الفلك حزام كويبر بطريقتين. تسمح لنا التلسكوبات الجديدة والأكثر قوة باكتشاف العديد من الأعضاء الأكبر في حزام كويبر مباشرة. يمكننا أيضًا قياس تكوين المذنبات قصيرة المدى التي يُعتقد أنها نشأت في حزام كويبر، حيث يمكن لاضطرابات الجاذبية الصغيرة من نبتون أن تغير مداراتها تدريجيًا حتى تتمكن من اختراق النظام الشمسي الداخلي. تم اكتشاف أكثر من ألف قطعة من حزام كويبر، ويقدر علماء الفلك أن هناك أكثر من 100000 بأقطار أكبر من 100 كيلومتر، في قرص يمتد إلى حوالي 50 AU من الشمس.

بعد تحليقها الناجح فوق بلوتو، قامت المركبة الفضائية نيو هورايزونز باستكشاف حزام كويبر. حدد الفريق في النهاية عضوًا في الحزام، 2014 MU16 (سُمي لاحقًا Arrokoth)، والذي يمكن الوصول إليه من خلال تغيير طفيف في مسار المركبة الفضائية. حلقت New Horizons عبر Arrokoth في 1 يناير 2019، على مسافة 3500 كم فقط، للحصول على صور وبيانات أخرى. تبين أن الهدف هو اتصال ثنائي، وهو شيء جديد وغير متوقع (انظر الصورة). من خلال اتباع مداراتها للخلف، يمكننا حساب أن الأفيليا (أبعد النقاط عن الشمس) للمذنبات المكتشفة حديثًا عادة ما تكون لها قيم قريبة من 50000 AU (أكثر من ألف مرة أبعد من بلوتو). تمت ملاحظة هذه المجموعة من مسافات الأوج لأول مرة من قبل عالم الفلك الهولندي جان أورت، الذي اقترح في عام 1950 فكرة عن أصل تلك المذنبات التي لا تزال مقبولة حتى اليوم (الشكل\(\PageIndex{2}\)).

الشكل\(\PageIndex{2}\) جان أورت (1900-1992). (أ) اقترح جان أورت أولاً أنه قد يكون هناك خزان من القطع المجمدة، ونواة المذنب المحتملة، على حافة منطقة تأثير جاذبية الشمس. (ب) أول صورة ملونة لجسم حزام كويبر المسمى Arrokoth، تم التقاطها على مسافة 137,000 كيلومتر من المركبة الفضائية نيو هورايزونز في 1 يناير 2019. (مصدر الصورة (أ): هذه الصورة محمية بحقوق الطبع والنشر لمرصد ليدن؛ الائتمان (ب): NASA/JHU/SWRI)

من الممكن حساب أن مجال تأثير الجاذبية للنجم - المسافة التي يمكنه من خلالها ممارسة الجاذبية الكافية للتمسك بالأجسام المدارية - هو حوالي ثلث المسافة إلى أقرب النجوم الأخرى. تتباعد النجوم القريبة من الشمس بحيث يمتد مجال تأثير الشمس إلى ما يزيد قليلاً عن 50000 AU، أو حوالي سنة ضوئية واحدة. ولكن في مثل هذه المسافات الكبيرة، يمكن أن تتعطل الأجسام الموجودة في مدار حول الشمس بسبب جاذبية النجوم العابرة. يمكن لبعض الأجسام المضطربة بعد ذلك أن تأخذ مدارات تقربها كثيرًا من الشمس (بينما قد تضيع أجسام أخرى أمام النظام الشمسي إلى الأبد).

لذلك اقترح أورت أن المذنبات الجديدة التي كنا نراها هي أمثلة لأجسام تدور حول الشمس بالقرب من حافة مجال نفوذها، والتي تعرضت مداراتها للاضطراب بسبب النجوم القريبة، مما جعلها في النهاية قريبة من الشمس حيث يمكننا رؤيتها. ¹ يُطلق الآن على خزان الأجسام الجليدية القديمة التي تُشتق منها هذه المذنبات اسم سحابة أورت.

يقدر علماء الفلك أن هناك حوالي تريليون (10 ¹²) مذنبات في سحابة أورت. بالإضافة إلى ذلك، نقدر أن حوالي 10 أضعاف هذا العدد من الأجسام الجليدية يمكن أن تدور حول الشمس في حجم الفضاء بين حزام كويبر (المرتبط بالجاذبية بنبتون) وسحابة أورت. تظل هذه الأجسام غير مكتشفة لأنها خافتة جدًا بحيث لا يمكن رؤيتها مباشرة ومداراتها مستقرة جدًا بحيث لا تسمح لأي منها بالانحراف إلى الداخل بالقرب من الشمس. وبالتالي يمكن أن يكون العدد الإجمالي للأجسام الجليدية أو المذنبة في الروافد الخارجية لنظامنا الشمسي في حدود 10 تريليون (10 ¹³)، وهو رقم كبير جدًا بالفعل.

ما الكتلة التي يمثِّلها ^١٠ مذنبات؟ يمكننا إجراء تقدير إذا افترضنا شيئًا عن أحجام وكتل المذنبات. دعونا نفترض أن نواة المذنب هالي نموذجية. يبلغ حجمها الملحوظ حوالي 600 كم ³. إذا كان المكون الأساسي هو جليد مائي بكثافة حوالي 1 جم/سم ³، فيجب أن تكون الكتلة الكلية لنواة هالي حوالي 6 × 10 ¹⁴ كيلوجرامًا. هذا هو حوالي عشرة مليارات (10 ^—10) من كتلة الأرض.

إذا كان تقديرنا معقولًا وكان هناك 10 ¹³ مذنبات بهذه الكتلة، فإن كتلتها الإجمالية ستكون مساوية لحوالي 1000 أرض - مقارنة بكتلة جميع الكواكب مجتمعة. لذلك، يمكن أن تكون المواد الجليدية والمذنبات أهم مكون في النظام الشمسي بعد الشمس نفسها.

مثال\(\PageIndex{1}\): كتلة المذنبات السحابية في أورت

لنفترض أن سحابة أورت تحتوي على 10 ¹² مذنبات يبلغ متوسط قطر كل منها 10 كم. دعونا نقدر كتلة سحابة Oort الإجمالية.

الحل

يمكننا أن نبدأ بافتراض أن المذنبات النموذجية تبلغ حوالي حجم المذنبات هالي وبوريلي، بقطر 10 كم وكثافة مناسبة للثلج المائي، أي حوالي 1 جم/سم ³ أو 1000 كجم/م ³. نحن نعلم أن الكثافة = الكتلة/الحجم، وحجم الكرة\(V= \frac{4}{3} \pi R^3\)، ونصف القطر،\(R= \frac{1}{2}D\). لذلك، بالنسبة لكل مذنب،

\[ \begin{array} \text{mass } & = \text{ density} \times \text{ volume} \\ ~ & = \text{ density} \times \frac{4}{3} \pi \left( \frac{1}{2} D \right)^3 \end{array} \nonumber\]

بالنظر إلى أن 10 كم = 10 ⁴ م، تكون كتلة كل مذنب

\[ \begin{array} \text{mass} & = 1000 \text{ kg/m}^3 \times \frac{4}{3} \times 3.14 \times \frac{1}{8} \times \left( 10^4 \right)^3 \text{ m}^3 \\ & \approx 10^{15} \text{ kg} \\ & = 10^{12} \text{ tons} \end{array} \nonumber\]

لحساب الكتلة الكلية للسحابة، نضرب هذه الكتلة النموذجية لمذنب واحد في عدد المذنبات:

\[ \begin{align*} \text{total mass} &= 10^{15} \text{ kg/comet} \times 10^{12} \text{ comets} \\ & =10^{27} \text{ kg} \end{align*}\]

التمارين الرياضية\(\PageIndex{1}\)

كيف تُقارن الكتلة الكلية التي قمنا بحسابها أعلاه بكتلة المشتري؟ إلى كتلة الشمس؟ (أعط إجابة عددية.)

إجابة

تبلغ كتلة المشتري حوالي 1.9 × 10 ²⁷ كجم. كتلة سحابة أورت المحسوبة أعلاه هي 10 ^{- 27} كجم. لذلك ستحتوي السحابة على حوالي نصف كوكب المشتري من الكتلة. كتلة الشمس هي 2 × 10 ³⁰ كجم. هذا يعني أن سحابة Oort ستكون

\[ \frac{10^{27} \text{ kg}}{ \left( 2 \times 10^{30} \text{ kg} \right)} =0.0005 \times \text{ the mass of the Sun} \nonumber\]

التطور المبكر للنظام الكوكبي

تساعدنا المذنبات من سحابة أورت في أخذ عينات من المواد التي تشكلت بعيدًا جدًا عن الشمس، في حين أن المذنبات قصيرة المدى من حزام كويبر تأخذ عينات من المواد التي كانت عبارة عن كواكب صغيرة في قرص السديم الشمسي ولكنها لم تشكل كواكب. تؤثر دراسات حزام كويبر أيضًا على فهمنا للتطور المبكر لنظامنا الكوكبي.

الكائنات الموجودة في سحابة أورت وحزام كويبر لها تاريخ مختلف، وبالتالي قد تكون لها تركيبات مختلفة. لذلك فإن علماء الفلك مهتمون جدًا بمقارنة القياسات التفصيلية للمذنبات المشتقة من منطقتي المصدر هاتين. معظم المذنبات الساطعة التي تمت دراستها في الماضي (هالي، هياكوتاكي، هيل بوب) هي مذنبات سحابة أورت، لكن P67 والعديد من المذنبات الأخرى المستهدفة لقياسات المركبات الفضائية في العقد المقبل هي مذنبات من عائلة المشتري من حزام كويبر (الجدول\(13.3.1\)).

يتكون حزام كويبر من الكواكب الجليدية والصخرية، وهي من بقايا اللبنات الأساسية للكواكب. نظرًا لأنه مرتبط بالجاذبية بنبتون، يمكن أن يساعدنا في فهم تكوين وتاريخ النظام الشمسي. عندما تشكلت الكواكب العملاقة، أثرت جاذبيتها بعمق على مدارات أجسام حزام كويبر. تشير عمليات المحاكاة الحاسوبية للتطور المبكر للنظام الكوكبي إلى أن تفاعلات الجاذبية بين الكواكب العملاقة والكواكب المتبقية تسببت في انجراف مدار المشتري إلى الداخل، في حين توسعت مدارات زحل وأورانوس ونبتون حاملة حزام كويبر معها.

تتضمن الفرضيات الأخرى كوكبًا عملاقًا خامسًا تم طرده من النظام الشمسي بالكامل مع تحول مدارات الكواكب. ربما كان قمر نبتون الرجعي (المداري الخلفي) تريتون (الذي يبلغ حجمه تقريبًا حجم بلوتو) جسمًا من حزام كويبر التقطه نبتون خلال فترة المدارات المتغيرة. يبدو بوضوح أن حزام كويبر قد يحمل أدلة مهمة على الطريقة التي وصل بها نظامنا الشمسي إلى تكوينه الكوكبي الحالي.

صيد المذنبات كهواية

عندما عثر عالم الفلك الهاوي ديفيد ليفي (الشكل)، المكتشف المشارك للمذنب شوميكر-ليفي 9، على أول مذنب له، كان قد أمضى بالفعل 928 ساعة غير مثمرة في البحث في سماء الليل المظلمة. لكن اكتشاف المذنب الأول أثار شهيته فقط. منذ ذلك الحين، وجد 8 آخرين بمفرده و 13 آخرين يعملون مع آخرين. على الرغم من هذا السجل المثير للإعجاب، إلا أنه يحتل المرتبة الثالثة فقط في دفاتر الأرقام القياسية لعدد اكتشافات المذنبات. لكن ديفيد يأمل في تحطيم الرقم القياسي يومًا ما.

في جميع أنحاء العالم، يقضي المراقبون الهواة المتفانون عددًا لا يحصى من الليالي في مسح السماء بحثًا عن مذنبات جديدة. يعد علم الفلك أحد مجالات العلوم القليلة جدًا حيث لا يزال بإمكان الهواة تقديم مساهمة ذات مغزى، واكتشاف المذنب هو أحد أكثر الطرق إثارة التي يمكنهم من خلالها تحديد مكانهم في التاريخ الفلكي. أفاد دون ماتشولز، أحد هواة كاليفورنيا (وصياد المذنبات) الذي أجرى دراسة لاكتشافات المذنبات، أنه بين عامي 1975 و 1995، عثر الهواة على 38٪ من جميع المذنبات المكتشفة. أنتجت تلك السنوات العشرين 67 مذنبًا للهواة، أو ما يقرب من 4 في السنة. قد يبدو هذا مشجعًا جدًا لصيادي المذنبات الجدد، حتى يعلموا أن متوسط عدد الساعات التي قضاها الهواة العاديون في البحث عن المذنب قبل العثور عليه كان حوالي 420 ساعة. من الواضح أن هذا ليس نشاطًا لشخصيات غير صبورة.

ماذا يفعل صيادو المذنبات إذا اعتقدوا أنهم عثروا على مذنب جديد؟ أولاً، يجب عليهم التحقق من موقع الكائن في أطلس السماء للتأكد من أنه مذنب حقًا. نظرًا لأن الرؤية الأولى للمذنب تحدث عادةً عندما لا يزال بعيدًا عن الشمس وقبل أن يظهر ذيلًا كبيرًا، سيبدو وكأنه مجرد بقعة صغيرة غامضة. ومن خلال معظم التلسكوبات الخاصة بالهواة، ستتحسن كذلك السديم (سحب الغاز الكوني والغبار) والمجرات (مجموعات النجوم البعيدة). بعد ذلك، يجب عليهم التحقق من أنهم لم يصادفوا مذنبًا معروفًا بالفعل، وفي هذه الحالة، لن يتعرضوا إلا للربت على ظهره بدلاً من الشهرة والمجد. ثم يجب عليهم إعادة مراقبتها أو إعادة تصويرها في وقت لاحق لمعرفة ما إذا كانت حركتها في السماء مناسبة للمذنبات.

في كثير من الأحيان، يقوم صائدو المذنبات الذين يعتقدون أنهم اكتشفوا ذلك باستدعاء صياد مذنب آخر في مكان آخر من البلاد لتأكيد ذلك. إذا تم التحقق من كل شيء، فإن المكان الذي يتصلون به هو المكتب المركزي للبرقيات الفلكية في مركز هارفارد-سميثسونيان للفيزياء الفلكية في كامبريدج، ماساتشوستس (www.cbat.eps.harvard.edu/). إذا تم تأكيد الاكتشاف، سيرسل المكتب الأخبار إلى علماء الفلك والمراصد في جميع أنحاء العالم. تتمثل إحدى المكافآت الفريدة لصيد المذنبات في ارتباط اسم المكتشف بالمذنب الجديد - وهو نوع من الشهرة الكونية التي لا يمكن أن تضاهيها سوى القليل من الهوايات.

مصير المذنبات

أي مذنب نراه اليوم سيكون قد قضى وجوده بالكامل تقريبًا في سحابة أورت أو حزام كويبر عند درجة حرارة قريبة من الصفر المطلق. ولكن بمجرد دخول المذنب إلى النظام الشمسي الداخلي، يبدأ تاريخ حياته الهادئ سابقًا بالتسارع. قد تنجو بالطبع من مرورها الأولي بالقرب من الشمس وتعود إلى مجاري الفضاء الباردة حيث أمضت 4.5 مليار سنة سابقة. على الطرف الآخر، قد تصطدم بالشمس أو تقترب جدًا بحيث يتم تدميرها في أول ممر حضيضي لها (تم ملاحظة العديد من هذه التصادمات مع التلسكوبات الفضائية التي تراقب الشمس). ومع ذلك، في بعض الأحيان، لا يقترب المذنب الجديد من الشمس ولكنه يتفاعل بدلاً من ذلك مع واحد أو أكثر من الكواكب.

يحتوي SOHO (مرصد الشمس والغلاف الشمسي) على مجموعة ممتازة من مقاطع الفيديو للمذنبات التي تقترب من الشمس. في هذا الموقع، يقترب المذنب ISON من الشمس ويعتقد أنه تم تدميره أثناء مروره.

للمذنب الذي يقع ضمن تأثير الجاذبية لكوكب ما ثلاثة مصائر محتملة. يمكن أن (1) تؤثر على الكوكب وتنهي القصة في وقت واحد؛ (2) تتسارع وتطرد، تاركًا النظام الشمسي إلى الأبد؛ أو (3) أن تتعرض للانزعاج في مدار ذي فترة أقصر. في الحالة الأخيرة، يتم ختم مصيرها. في كل مرة تقترب فيها من الشمس، تفقد جزءًا من مادتها ولديها أيضًا فرصة كبيرة للتصادم مع كوكب. بمجرد دخول المذنب إلى هذا النوع من المدار قصير المدى، يبدأ عمره في القياس بالآلاف، وليس المليارات، من السنين.

تنهي بعض المذنبات حياتها بشكل كارثي عن طريق التفكك (أحيانًا بدون سبب واضح) (الشكل\(\PageIndex{4}\)). كان مصير المذنب شوميكر-ليفي 9 الخافت مذهلاً بشكل خاص، والذي انقسم إلى حوالي 20 قطعة عندما مر بالقرب من المشتري في يوليو 1992. تم التقاط أجزاء من Shoemaker-Levy فعليًا في مدار طويل جدًا لمدة عامين حول كوكب المشتري، أي أكثر من ضعف عدد أقمار جوفيان المعروفة. ومع ذلك، لم يكن هذا سوى إثراء مؤقت لعائلة المشتري، لأنه في يوليو 1994، تحطمت جميع أجزاء المذنب إلى المشتري، مما أدى إلى إطلاق طاقة تعادل ملايين الميجاتون من مادة تي إن تي.

وعندما انتشر كل جزء من المذنبات في الغلاف الجوي للجوفيان بسرعة 60 كيلومترًا في الثانية، تفكك وانفجر، مما أدى إلى إنتاج كرة نارية ساخنة حملت غبار المذنب وغازات الغلاف الجوي إلى ارتفاعات عالية. كانت هذه الكرات النارية مرئية بوضوح في الملف الشخصي، حيث كانت نقطة التأثير الفعلية وراء الأفق الجوفي كما تُرى من الأرض (الشكل\(\PageIndex{5}\)). عندما يعود كل عمود متفجر إلى كوكب المشتري، تم تسخين منطقة من الغلاف الجوي العلوي أكبر من الأرض إلى درجة السطوع وتوهجها ببراعة لمدة 15 دقيقة تقريبًا، وهو وهج تمكنا من اكتشافه باستخدام التلسكوبات الحساسة للأشعة تحت الحمراء.

بعد هذا الحدث، استقرت سحب داكنة من الحطام في طبقة الستراتوسفير لكوكب المشتري، مما أدى إلى ظهور «كدمات» طويلة العمر (لا تزال كل منها أكبر من الأرض) يمكن رؤيتها بسهولة حتى من خلال التلسكوبات الصغيرة (الشكل\(\PageIndex{6}\)). نظر ملايين الأشخاص في جميع أنحاء العالم إلى كوكب المشتري من خلال التلسكوبات أو تابعوا الحدث عبر التلفزيون أو عبر الإنترنت. شوهدت ميزة تأثير أخرى أصغر على كوكب المشتري في صيف 2009 (وستة أخرى منذ ذلك الحين)، مما يشير إلى أن أحداث 1994 لم تكن فريدة بأي حال من الأحوال. إن رؤية هذه الانفجارات الكبيرة على كوكب المشتري تساعدنا على تقدير الكارثة التي قد تحدث لكوكبنا إذا صدمنا مذنب أو كويكب.

بالنسبة للمذنبات التي لا تلتقي بنهاية درامية، فإن قياسات كمية الغاز والغبار في أجوائها تسمح لنا بتقدير إجمالي الخسائر خلال مدار واحد. تصل معدلات الخسارة النموذجية إلى مليون طن يوميًا من مذنب نشط بالقرب من الشمس، مما يصل إلى عشرات الملايين من الأطنان لكل مدار. بهذا المعدل، سيختفي المذنب النموذجي بعد بضعة آلاف من المدارات. من المحتمل أن يكون هذا هو مصير Comet Halley على المدى الطويل.

يُظهر مقطع الفيديو هذا على قناة التاريخ نقاشًا قصيرًا ورسمًا متحركًا من المسلسل الوثائقي التلفزيوني Universe، يُظهر تصادم Comet Shoemaker-Levy 9 مع كوكب المشتري.

المفاهيم الأساسية والملخص

اقترح أورت في عام 1950 أن المذنبات طويلة المدى مشتقة مما نسميه الآن سحابة أورت، التي تحيط بالشمس إلى حوالي 50000 AU (بالقرب من حدود مجال تأثير جاذبية الشمس) وتحتوي على ما بين 10 ¹² و 10 ¹³ مذنبات. تأتي المذنبات أيضًا من حزام كويبر، وهو منطقة على شكل قرص خارج مدار نبتون، وتمتد إلى 50 AU من الشمس. المذنبات هي أجسام بدائية متبقية من تكوين النظام الشمسي الخارجي. بمجرد تحويل المذنب إلى النظام الشمسي الداخلي، فإنه عادة لا يعيش أكثر من بضعة آلاف من ممرات الحضيض قبل أن يفقد جميع المواد المتطايرة. تموت بعض المذنبات في وفيات مذهلة: على سبيل المثال، اقتحم Shoemaker-Levy 9 20 قطعة قبل اصطدامه بالمشتري في عام 1994.

مسرد المصطلحات

حزام كويبر: منطقة فضائية خارج نبتون مستقرة ديناميكيًا (مثل حزام الكويكبات)؛ منطقة المصدر لمعظم المذنبات قصيرة المدى

سحابة أورت: المنطقة الكروية الكبيرة حول الشمس التي تأتي منها معظم المذنبات «الجديدة»؛ خزان للأجسام المصابة بالأفيليا عند حوالي 50,000 AU

حاشية

¹ نحن نعلم الآن أنه ليس كل مذنب نراه ينشأ في حزام كويبر أو أورت كلاود. في عامي 2017 و 2019، اكتشف علماء الفلك «مذنبات بين النجوم» (اسمه 1I/Oumuamua و 2I/Borisov) أشارت مداراتهما إلى أنهما جاءا من خارج النظام الشمسي! (Oumoumua تعني الكشاف أو الرسول في هاواي.)