لطالما كان عملاق الغاز / الجليد أورانوس مصدرًا للغموض لعلماء الفلك. بالإضافة إلى تقديم بعض الشذوذ الحراري ومجال مغناطيسي خارج المركز ، فإن الكوكب فريد أيضًا من حيث أنه الوحيد في النظام الشمسي الذي يدور على جانبه. يميل الكوكب ، بإمالة محورية تبلغ 98 درجة ، إلى مواسم جذرية ودورة نهارية ليلية في القطبين حيث يستمر كل يوم ونهار لمدة 42 سنة.
بفضل دراسة جديدة قادها باحثون من جامعة دورهام ، ربما تم اكتشاف سبب هذه الألغاز أخيرًا. بمساعدة باحثين من وكالة ناسا والعديد من المنظمات العلمية ، أجرى الفريق عمليات محاكاة أشارت إلى الكيفية التي ربما عانى بها أورانوس من تأثير كبير في الماضي. لن يفسر هذا فقط الميل الشديد للكوكب والمجال المغناطيسي ، بل سيشرح أيضًا سبب برودة الغلاف الجوي الخارجي للكوكب.
ظهرت دراسة "آثار الآثار العملاقة على أوران المبكر للدوران والبنية الداخلية والحطام وتآكل الغلاف الجوي" مؤخرًا في المجلة الفيزيائية الفلكية. وقاد الدراسة جاكوب كيغريس ، باحث دكتوراه من معهد علم الكونيات الحسابي بجامعة دورهام ، وشمل أعضاء من معهد باي باي للأبحاث البيئية (BAER) ، ومركز أبحاث أميس التابع لوكالة ناسا ، ومختبر لوس ألاموس الوطني ، ومختبر ديكارت ، ومختبرات ديكارت واشنطن وجامعة كاليفورنيا سانتا كروز.
من أجل دراستهم التي مولها مجلس مرافق العلوم والتكنولوجيا والجمعية الملكية وناسا ومختبر لوس ألاموس الوطني ، أجرى الفريق أول محاكاة حاسوبية عالية الدقة لكيفية تأثير التصادمات الضخمة مع أورانوس على كوكب الأرض. تطور. كما أوضح كيغريس في بيان صحفي صدر مؤخراً عن جامعة دورهام:
"يدور أورانوس على جانبه ، ومحوره يشير إلى الزوايا القائمة تقريبًا إلى تلك الكواكب الأخرى في النظام الشمسي. من المؤكد أن هذا كان سببه تأثير ضخم ، لكننا لا نعرف إلا القليل عن كيفية حدوث ذلك بالفعل وكيف أن مثل هذا الحدث العنيف أثر على الكوكب ".
لتحديد كيفية تأثير التأثير العملاق على أورانوس ، أجرى الفريق مجموعة من محاكاة الديناميكا الجسيمية الجسدية (SPH) ، والتي تم استخدامها أيضًا في الماضي لنمذجة التأثير العملاق الذي أدى إلى تكوين القمر (المعروف أيضًا باسم التأثير العملاق) نظرية). بعد كل ما قيل ، قام الفريق بتشغيل أكثر من 50 سيناريو تأثير مختلف باستخدام جهاز كمبيوتر عالي القدرة لمعرفة ما إذا كان سيعيد خلق الظروف التي شكلت أورانوس.
في النهاية ، أكدت المحاكاة أن موقع أورانوس المائل كان ناتجًا عن تصادم مع جسم ضخم (بين كتلتي الأرض وثلاث كتل) حدث منذ ما يقرب من 4 مليار سنة - أي أثناء تكوين النظام الشمسي. كان هذا متسقًا مع دراسة سابقة أشارت إلى أن التأثير على كوكب أولي صغير مصنوع من الصخور والجليد يمكن أن يكون مسؤولًا عن الميل المحوري لأورانوس.
"تؤكد النتائج التي توصلنا إليها أن النتيجة الأكثر ترجيحًا كانت تورط الشاب أورانوس في اصطدام كارثي بجسم ضعف كتلة الأرض ، إن لم يكن أكبر ، وضربه على جانبه ووضع الأحداث التي ساعدت في إنشاء الكوكب قال كيغريس.
بالإضافة إلى ذلك ، أجابت المحاكاة على أسئلة أساسية حول أورانوس أثيرت استجابة للدراسات السابقة. تساءل العلماء بشكل أساسي عن كيفية احتفاظ أورانوس بغلافها الجوي بعد اصطدام عنيف ، والذي كان سينفجر نظريًا طبقات الهيدروجين وغاز الهليوم. وفقًا لمحاكاة الفريق ، كان هذا على الأرجح لأن التأثير ضرب ضربة رمادية على أورانوس.
كان هذا كافياً لتغيير ميل أورانوس ، لكنه لم يكن قوياً بما يكفي لإزالة الغلاف الجوي الخارجي. بالإضافة إلى ذلك ، أشارت عمليات المحاكاة الخاصة بهم إلى أن التأثير يمكن أن يتسبب في التخلص من الصخور والجليد في مدار حول الكوكب. يمكن أن يكون هذا قد تجمّع بعد ذلك لتشكيل الأقمار الصناعية الداخلية للكوكب وغيّر دوران أي أقمار موجودة مسبقًا موجودة بالفعل في مدار حول أورانوس.
أخيراً وليس آخراً ، قدمت المحاكاة تفسيراً محتملاً لكيفية حصول أورانوس على مجاله المغناطيسي خارج المركز وشذوذاته الحرارية. باختصار ، يمكن أن يكون التأثير قد خلق جليدًا مصهورًا وكتلًا غير متوازنة من الصخور داخل الكوكب (وبالتالي يمثل مجاله المغناطيسي). كان من الممكن أن يكون قد خلق أيضًا طبقة رقيقة من الحطام بالقرب من حافة طبقة الجليد على كوكب الأرض والتي كانت ستحاصر الحرارة الداخلية ، وهو ما يمكن أن يفسر لماذا يواجه الغلاف الجوي الخارجي لأورانوس درجات حرارة شديدة البرودة تبلغ -216 درجة مئوية (-357 درجة فهرنهايت).
بالإضافة إلى مساعدة الفلكيين على فهم أورانوس ، وهو أحد الكواكب الأقل فهمًا في النظام الشمسي ، فإن للدراسة أيضًا آثارًا عندما يتعلق الأمر بدراسة الكواكب الخارجية. حتى الآن ، كانت معظم الكواكب المكتشفة في أنظمة النجوم الأخرى قابلة للمقارنة من حيث الحجم والكتلة مع أورانوس. على هذا النحو ، يأمل الباحثون أن تسلط نتائجهم الضوء على التركيبات الكيميائية لهذا الكوكب وتشرح كيف تطورت.
وكما قال الدكتور لويس تيودورو - من معهد BAER ومركز ناسا أميس للأبحاث - وأحد المؤلفين المشاركين في البحث ، "تشير جميع الأدلة إلى التأثيرات العملاقة التي تتكرر أثناء تكوين الكوكب ، ومع هذا النوع من الأبحاث ، تكتسب الآن مزيدًا من التبصر في تأثيرها على الكواكب الخارجية التي يمكن أن تكون صالحة للسكن. "
في السنوات القادمة ، تم التخطيط لمهام إضافية لدراسة النظام الشمسي الخارجي والكواكب العملاقة. لن تساعد هذه الدراسات علماء الفلك على فهم كيفية تطور نظامنا الشمسي فحسب ، بل يمكنهم أيضًا إخبارنا بالدور الذي يلعبه عمالقة الغاز عندما يتعلق الأمر بالسكن.
