تیر، سیاره فراموش شده

عطارد(تیر) (Mercury)، نزدیكترین همسایه خورشید زندگی‌بخش، دنیایی از ركوردهاست. از میان همه اجرامی كه از فشرده شدن ابر پیش‌ستاره‌ای خورشید به وجود آمده‌اند، عطارد در بیشترین گرما شكل گرفته است. روز آن از پگاه تا پامگاه برابر با ۵۹ روز زمینی، طولانی‌ترین روز منظومه شمسی بوده و حتی از یك سال خودش بیشتر است.
هنگامی كه به سمت‌الشمس (Perihelion)، نزدیك‌ترین نقطه به خورشید، می‌رسد، حركت آن به اندازه‌ای سریع است كه از دیدگاه ناظری كه بر سطح آن قرار دارد، خورشید در آسمان متوقف شده، رو به عقب حركت می‌كند. این كار تا زمانی كه حركت وضعی سیاره، پیشی گرفته و خورشید را دوباره به حركت رو به جلو وادارد، ادامه خواهد داشت. در طی روز، دمای سطح آن به حدود ۷۰۰ درجه كلوین، گرم‌تر از سطح هر سیاره دیگر، بیش از دمای ذوب سرب رسیده، در شب به ۱۰۰ درجه كلوین، كه برای انجماد كریپتون كافی‌است، سقوط می‌كند.
چنین مواردی، به طور استثنائی، عطارد را برای ستاره‌شناسان، جذاب می‌كند. به همین دلیل چند تلاش مخصوص، برای پژوهش‌های علمی، در باره این سیاره انجام شده است. خواص استثنائی عطارد، آن را برای تطبیق و هماهنگی با هر طرح فراگیر تكامل منظومه شمسی، با مشكل روبرو نموده است. ولی از سوی دیگر، همین خواص غیر معمول، به نوعی یك محك دقیق و حساس، برای فرضیه‌های ستاره شناسان است. هرچمد عطارد، پس از و زهره (ناهید Venus) و مریخ (بهرام Mars) نزدیك‌ترین همسایه زمین است، تنها درباره پلوتوی دوردست، كمتر از آن می‌دانیم. بیشتر دانش ما درباره عطارد، از جمله پیدایش و تكامل، میدان مغناطیسی اسرارآمیز، جو رقیق، هسته احتمالا مایع و چگالی بسیار بالای آن در پرده‌ای از ابهام باقی مانده است.
عطارد به روشنی می‌درخشد، اما چنان دور است كه ستاره‌شناسان پیشین نتوانستند هیچ جزئیاتی از عوارض زمینه آن را تشخیص دهند،‌ و فقط مسیر حركت آن در آسمان را ترسیم كردند. همانند دیگر سیارگان درونی، عطارد از دیدگاه ناظر زمینی، هرگز بیش از ۲۷ درجه از خورشید دور نمی‌شود. این زاویه كوچكتر از زاویه‌ای است كه در ساعت ۱، عقربه‌های یك ساعت با هم تشكیل می‌دهند. پس به‌این ترتیب، دیدن آن تنها در طول روز امكان‌پذیر است كه آن هم به دلیل پخش شدن نور خورشید منتفی است، مگر در هنگام طلوع یا غروب كه خورشید كه درست در زیر افق قرار دارد. ولی در آن هنگام، عطارد در آسمان خیلی پایین قرار گرفته است و نور آن باید از میان هوایی گذر نماید كه تا ۱۰ بار آشفته‌تر و متلاطم‌تر از هوائی است كه درست بالای سر ما قرار دارد. بهترین تلسكوپ‌های زمینی تنها توانایی دیدن عوارضی از سطح عطارد را دارند كه چندصد كیلومتر 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 ۱۹۵۵ میلادی،۱۳۳۴، ستاره شناسان توانستند پژواك امواج گسیل شده رادار از سطح عطارد را دریافت كنند. با اندازه‌گیری اثر جابجایی دوپلر در فركانس امواج بازتابی، به حركت وضعی ۵۹ روزه عطارد پی بردند. تا آن زمان، دانشمندان می‌پنداشتند كه دوره حركت وضعی عطارد ۸۸ روز و برابر با یك سال آن است، كه به این ترتیب یك روی آن باید همواره به سوی خورشید می‌بود. نسبت ساده دو به سه میان روز و سال سیاره بسیار قابل توجه است. عطارد كه در آغاز سریع‌تر به دور خود می‌چرخید، احتمالا انرژی خود را در طی پدیده‌های كششی از دست داده، كند شده و سرانجام در مداری با این نسبت عجیب به دام افتاده است. ممكن است چنین به نشر برسد كه رصدخانه‌های فضائی، مانند تلسكوپ فضائی هابل، به دلیل آنكه محدودیت آشفتگی‌های جوی را ندارند، باید ابزارهایی ایده‌ال برای مطالعه عطارد باشند. ولی متاسفانه هابل مانند بسیاری از گیرنده‌های فضائی دیگر نمی‌تواند بر عطارد تمركز نماید. به دلیل نزدیكی به خورسید، نور شدید آن می‌تواند به فطعات حساس نوری آسیب برساند. تنها راه دیگری كه برای بررسی عطارد باقی می‌ماند، فرستادن یك سفینه فضائی است تا آن را از نزدیك بررسی كند. تنها یك بار در دهه ۱۹۷۰ یك سفینه، مارینر ۱۰، به عنوان بخشی از یك ماموریت بزرگ‌تر، كه كاوش منظومه داخلی شمسی بود، چنین سفری را انجام داد. بردن یك سفینه به آنجا كار ساده‌ای نبود. سقوط مستقیم به درون چاه پتانسیل گرانشی خورشید غیرممكن بود. این سفینه برای رد كردن انرژی گرانش به زهره، باید با چرخشی سریع به دور آن به سوی عطارد كمانه می‌كرد و در نتیجه این كار، سرعت خود را برای ملاقات با عطارد از دست می‌داد. در این سفر، مدار مارینر به دور خورشید امكان سه ملاقات نزدیك با عطارد را در ۲۹ مارس ۱۹۷۴، ۲۱ سپتامبر ۱۹۷۴ و ۱۶ مارس ۱۹۷۵ فراهم كرد. این سفینه تصاویری از حدود ۴۰% سطح عطارد را به زمین مخابره نمود كه در نگاه نخست، ظاهری شبیه به ماه را نشان می‌داد. این تصاویر، متاسفانه به اشتباه، این عقیده را القاء نمود كه عطارد تفاوت بسیار كمی با ماه دارد و درست همانند ماه خودمان است كه در گوشه دیگری از منظومه شمسی جای گرفته است. در نتیجه عطارد از برنامه فضائی ناسا قلم خورد، و بخش بزرگی از این سیاره همچنان بررسی نشده باقی ماند.
در جستجوی آهن
باسفر مارینر، دانش ما از عطارد، از تقریبا هیچ چیز، به آنچه كه امروزه می‌دانیم، ارتقاء یافت. تجهیزاتی كه با سفینه حمل شدند،‌حدود ۲۰۰۰ تصویر با قدرت تفكیك مؤثری حدود ۱.۵ كیلومتر را به زمین مخابره كردند. دقت این تصاویر همانند تصاویری از ماه است كه می‌توان از زمین توسط یك تلسكوپ بزرگ گرفت. ولی تمام این تصاویر، همه از یك سوی عطارد تهیه شده و هنوز دیگر سوی آن دیده نشده است.
با اندازه‌گیری شتاب مارینر در میدان گرانش به شدت نیرومند عطارد، ستاره‌شناسان به یكی از غیرعادی‌ترین خصوصیات آن، یعنی چگالی بالای سیاره پی بردند. اجسام جامد (غیر گازی) دیگر یعنی زهره، ماه و مریخ و زمین، كاملا چگال هستند. كوچكترها، یعنی ماه و مریخ، چگالی كمتر و بزرگترها،‌یعنی زمین و زهره، چگالی بیشتری دارند. عطارد خیلی از ماه بزرگتر نیست ولی چگالی آن همانند سیاره‌ای به بزرگی زمین است. مشاهده این پدیده سرنخی اساسی برای پی بردن به ساختار درونی عطارد است. لایه‌های بیرونی یك سیاره جامد، از مواد سبكتر مانند سنگ‌های سیلیكاتی تشكیل شده است. با پیشروی در عمق، به دلیل فشار لایه‌های بالایی و تركیب متفاوت لایه‌های درونی، چگالی افزایش می‌یابد. هسته بسیار چگال سیاره‌های جامد، به طور عمده، از آهن تشكیل شده است. پس در میان سیاره‌های جامد، عطارد باید،‌به نسبت ابعادش، دارای بزرگ‌ترین هسته فلزی باشد. این یافته، گواهی زنده‌ای برای فرضیه پیدایش و تكامل منظومه شمسی است. دیدگاه بیشتر ستاره‌شناسان براین‌است كه همه سیاره‌ها در یك زمان از فشرده شدن ابرهای دور خورشید شكل گرفته‌اند. اگر این فرضیه درست باشد، آنگاه خاص بودن چگالی عطارد را می‌توان به یكی از سه شكل زیر توضیح داد:
· یكی این كه تركیبات ابر خورشیدی در نزدیكی مدار عطارد با جاهای دیگر فرقی اساسی داشته باشد، تفاوتی خیلی بیش از آنكه مدل‌های تئوریك پیش‌بینی می‌كنند.
· دوم آنكه در آغاز عمر منظومه شمسی، خورشید چنان پر انرژی بوده كه بر اثر گرمای آن عناصر فٌرار و كم چگال عطارد، بخار شده از آن گریخته‌اند.
· سوم آنكه یك جسم بسیار پرجرم، درست پس از شكل گیری عطارد، با آن برخورد كرده باشد كه موجب بخار شدن مواد كم‌چگالی‌تر شده است.وضعیت شواهد كنونی هنوز به گونه‌ای نیست كه بتوانیم از میان این سه امكان یكی را برگزینیم. از همه عجیب‌تر این‌كه، تحلیل دقیق یافته‌های مارینر به همراه مشاهدات طیف‌سنجی مداوم از زمین، در شناسائی كوچكترین 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 سیاره از منظومه داخلی شمسی است كه آهن آن - كه از چگالی بالائی برخوردار است - در هسته‌اش متمركز شده و در پوسته آن سیلیكات‌هائی دیده می‌شود كه چگالی پایین‌تری دارند. دانشمندان حدس می‌زنند كه عطارد آن‌قدر مدت زیادی به صورت مذاب بوده است كه مانند یك كوره ذوب آهن - كه در آن آهن پس از ذوب شدن به زیر تفاله‌ها می‌رود - مواد سنگین در مركز آن ته‌نشین شده باشند. یكی دیگر از یافته‌های سفینه مارینر ۱۰، این‌است كه عطارد دارای یك میدان مغناطیسی نسبتا نیرومند است. میدان آن از همه سیارگان درونی، به غیر از زمین، قوی‌تر است. میدان مغناطیسی زمین ناشی از فرآیندی به نام دیناموی خودگردان است كه در آن فلزات مذاب هادی الكتریسیته در هسته سیال زمین می‌چرخند. اگر میدان مغناطیسی عطارد هم ناشی از پدیده‌ای همانند باشد، نتیجه می‌گیریم كه این سیاره باید یك هسته سیال داشته باشد. این فرضیه هم یك مشكل دارد. اجسام كوچكی مانند عطارد، به نسبت حجم خود، از مساحت سطحی بالایی برخوردارند. به فرض آنكه دیگر شرایط یكسان باشد، نتیجه می‌گیریم كه اجسام كوچك‌تر انرژی خود را زودتر به فضا گسیل می‌كنند. اگر عطارد، همان‌گونه كه چگالی بالا و میدان مغناطیسی آن نشان می‌دهد، دارای یك هسته آهنی باشد، آنگاه این هسته می‌بایست میلیونها سال پیش سرد و جامد شده باشد. یك هسته جامد هم نمی‌تواند اساس و بنیان یك دیناموی خودگردان باشد. از این تناقض، نتیجه می‌گیریم كه مواد دیگری نیز باید در هسته باشند كه با پایین بردن نقطه ذوب آهن، باعث مایع ماندن آن در دماهای پایین‌تر شوند. گوگرد، یك عنصر فراوان كیهانی، می‌تواند یك كاندید مناسب باشد. در مدل‌های جدیدتر پیشنهاد می‌شود كه هسته عطارد از آهن جامد تشكیل شده ولی پوسته‌ای مایع از آهن و گوگرد با دمای ۱۳۰۰ درجه كلوین پیرامونش، احاطه شده باشد. این فرضیه، گرچه هنوز اقبات نشده، به نظر می‌رسد پاسخ مناسبی برای تناقض یاد شده باشد. همین كه سطح سیاره‌ای به اندازه كافی جامد شد، بر اثر تنش‌های مداومی كه در طی زمان‌های طولانی تحت آن قرار می‌گیرد، ترك برداشته، یا در اثر برخورد شهاب‌سنگ‌ها مانند تكه شیشه‌ای خرد می‌شود. پس از تولد در چهار میلیارد سال پیش، عطارد تحت بمباران شهاب‌سنگ‌های بزرگی قرار گرفته است كه توانسته‌اند از پوسته شكننده بیرونی آن به داخل نفوذ كرده، سیلاب‌هایی از گدازه را بر سطح آن جاری كنند. بعدها نیز، برخوردهایی كوچك‌تر موجب جریان یافتن گدازه شد. این برخوردها باید آن‌قدر انرژی آزاد كند تا بتواند لایه سطحی را ذوب نموده و یا بتواند در لایه‌های زیرین - كه مایع هستند- نفوذ كنند. سطح عطارد، توسط وقایعی كه پس از جامد شدن لایه بیرونی آن رخ‌داده، خالكوبی شده است. زمین‌شناسان سیاره‌ای، كوشش كردند با سودجستن از این عوارض و بدون داشتن آگاهی دقیقی از نوع سنگ‌هایی كه سطح آن را تشكیل می‌دهند، پی به تاریخ پر رمزوراز این سیاره ببرند. تنها راه برای تعیین دقیق عمر یك سیاره، سودجستن از اطلاعات رادیومتری نمونه‌های بازگردانده شده از آن سیاره است. ( در مورد عطارد چنین چیزی در دسترس نیست و در آینده نزدیك هم در دسترس نخواهد بود). ولی به‌جز آن زمین‌شناسان سیاره‌ای، راه‌حل‌های نبوغ‌آمیری برای تعیین عمر نسبی آن دارند كه بیشتر برپایه اصل برهم‌نهش (Superposition) است: هر عارضه‌ای كه بر روی عارضه‌ای دیگر قرار بگیرد یا شكافی در آن ایجاد كند از آن جوان‌تر است. از این اصل استفاده مخصوصی در تشخیص عمر نسبی گودال‌ها (Crate) به عمل می‌آید.
گذشته‌ای پر برخورد
در سطح عطارد، چند گودال كه با حلقه‌های هم مركز تپه‌ها و دره‌ها احاطه شده به چشم می‌خورد. احتمال دارد این حلقه‌ها هنگامی تشكیل شده‌اند كه یك شهاب‌سنگ در هنگام برخورد با سطح عطارد، مانند سنگی كه در یك استخر می‌افتد، در سطح ذوب شده، ایجاد امواج دایره‌ای نموده، و سپس این امواج درجا جامد شده‌اند. كالوریس (Caloris)، دهانه‌ای به قطر ۱۳۰۰ كیلومتر، بزرگ‌ترین این گودال‌ها است. برخوردی كه این گودال در اثرٍ آن ایجاد شد، از خود زمینه‌ای صاف بر جا گذاشت كه بر روی آن، آثار برخوردهای كوچكتر بعدی ثبت شده است. با برآوردی از نرخ برخوردها و توزیع اندازه گودال‌ها می‌توان تخمین زد كه زمان این برخورد حدود ۳.۶ میلیارد سال پیش بوده است. به این ترتیب می‌توان از زمان این برخورد به عنوان یك مبدا زمان سود جست. این برخورد چنان تكان‌دهنده بود كه سطح سوی دیگر عطارد را نیز تغییر داد، در نقطه مقابل كالوریس عوارض و شكاف‌های زیادی به چشم می‌خورد. همچنین، سطح عطارد، به وسیله خطوطی برجسته با خاستگاهی ناشناخته بریده بریده شده است كه به صورتی مشخص در جهت‌های شمال به جنوب، شمال‌شرق به جنوب‌غرب و شمال‌غرب به جنوب‌شرق قرار دارند. به این طرح‌ها شبكه عطارد گفته می‌شود. یك توضیح برای علت این نقش‌های شطرنجی این است كه پوسته آن هنگامی جامد شده است كه سیاره بسیار سریع‌تر به دور خود می‌چرخید، شاید با روزی كه تنها ۲۰ ساعت به طول می‌كشید. به دلیل این تغییر سریع، سیاره یك برآمدگی در استوا پیدا می‌كندكه پس از كند شدن آن به اندازه كنونی، جاذبه باعث كروی‌تر شدن شكل آن می‌شود. این بریدگی‌ها هنگامی ایجاد شدند كه پوسته می‌خواست خود را با این تغییر شكل هماهنگ كند. این كه این چین‌خوردگی‌ها از گودال كالوریس گذر نكرده‌اند گواه بر این است كه پیش از این برخورد تشكیل شده‌اند. در هنگامی كه چرخش عطارد كند می‌شد، گرمای آن هم رفته رفته از دست می‌رفت تا جایی كه محدوده‌های بیرونی هسته جامد شد. انقباض حاصله احتمالا از مساحت سطح سیاره، حدود یك میلیون كیلومتر مربع كاسته است كه منجر به ایجاد شبكه‌ای از عوارض گشته است كه به صورت رشته‌ای از تپه‌ها یا كوه‌ها بر سطح عطارد دیده می‌شوند. در مقایسه با زمین كه فرسایش، بیشتر گودار‌های حاصل از برخورد شهاب‌سنگ‌ها را از سطح آن پاك كرده است، عطارد، مریخ و ماه دارای سطوحی با گودال‌های فراوان هستند. همچنین به‌جز گودال‌های عطارد كه كمی بزرگ‌ترند، گودال‌های این سه سیاره از نظر اندازه دارای توزیع همانندی هستند. این پدیده نشان می‌دهد كه سرعت اشیائی كه با عطارد برخورد كرده‌اند، از سرعت اشیائی كه با سیارگان دیگر برخورد كرده‌اند، بیشتر بوده است. این نكته با گردش این اجسام در مداری بیضوی به دور خورشید همخوانی دارد: این اجسام در نزدیكی مدار عطارد كه به خورشید نزدیك‌تر است، سریع‌تر از نقاط بیرونی مدارشان حركت می‌كنند. پس این اجسام همه از یك خانواده بوده‌اند كه احتمالا از كمربند سیارك‌ها سرچشمه می‌گیرد. در عوض، اندازه دهانه گودال‌های اقمار مشتری، از توزیع متفاوتی برخوردار است كه نشان می‌دهد، با گروه دیگری از اجسام برخورد كرده‌اند.
جو رقیق عطارد
میدان مغناطیسی عطارد، آنچنان نیرومند است كه بتواند ذرات بارداری همانند پروتونهای موجود در باد خورشیدی را به دام اندازد. این میدان مغناطیسی باعث تشكیل كره‌ای به نام سپر مغناطیسی پیرامون عطارد می‌شود، كه نسخه كوچكتری از سپر مغناطیسی زمین است. این كره‌ها به نسبت فعالیت خورشید پیوسته در حال تغییر و دگرگونی هستند. به دلیل اندازه كوچكترش، سپر مغناطیسی عطارد می‌تواند بسیار سریعتر از سپر مغناطیسی زمین تغییر كند. از این رو می‌تواند به سرعت به باد خورشیدی، كه در محدوده عطارد ۱۰ بار نیرومندتر از زمین است واكنش نشان دهد.
باد تند خورشیدی پیوسته، سطح آفتاب‌دیده عطارد را بمباران می‌كند. میدان مغناطیسی عطارد آن‌چنان نیرومند است كه بتواند جلوی رسیدن این باد به سطح سیاره را بگیرد، مگر هنگامی‌كه خورشید بسیار فعال بوده و یا هنگامی كه عطارد در سمت‌الشمس قرار دارد. در این هنگام باد خورشیدی راه خود را برای رسیدن به سطح عطارد پیدا كرده، پروتونهای پر انرژی آن با برخورد به مواد پوسته، باعث كنده شدن آنها می‌شوند. همین ذرات كنده شده هستند كه در دام سپر مغناطیسی گرفتار می‌آیند. لبته اجسامی به داغی عطارد، به دلیل آن‌كه سرعت حركت مولكولهای گاز از سرعت گریز سیاره بیشتر است، نمی‌توانند جو قابل ملاحظه و چشمگیری را پیرامون خود نگه دارند. مواد فرار عطارد، به هر اندازه كه باشند، خیلی زود در فضا گم می‌شوند. به همین دلیل تا مدتهای مدید نظر بر این بود كه عطارد جو ندارد. ولی دستگاه طیف‌سنج سفینه مارینر ۱۰، مقادیر ناچیزی از هیدروژن، هلیم و اكسیژن را نشان داد. پس از آن، مشاهدات زمینی هم آثاری از سدیم و پتاسیم را آشكار ساخت. هنوز به درستی سرچشمه این جو و علت وجود این مواد در آن مشخص نشده است. جو عطارد، برخلاف پوشش گازی زمین، پیوسته در حال از دست رفتن و جایگزینی است. بخش اعظم آن به احتمال قوی، مستقیم یا غیرمستقیم توسط باد خورشیدی ایجاد شده است. برخی از مواد تشكیل دهنده آن ممكن است از سپر مغناطیسی یا از سقوط مستقیم مواد به صورت شهابسنگ ایجاد شده باشد. البته همین كه یك اتم، توسط باد خورشیدی از سطح عطارد كنده شود، به این جو رقیق افزوده می‌شود. همچنین ممكن است هنوز هم این سیاره، آخرین بقایای ذخایر نخستین خود از مواد فرار را به بیرون براند.

منبع : شبکه فیزیکی هوپا