اخترشناسان بر اساس مدارهای عجیب دو قمر از میان قمرهای متعدد مشتری، محاسبه کردهاند که این غول گازی زمانی دو برابر اندازهی فعلی خود بوده است و اکنون در حال کوچکشدن است.
طبق مطالعهای جدید، مشتری، بزرگترین سیارهی منظومهی شمسی، در گذشته حتی بزرگتر بوده است و کوچکشدن آن قابل اثبات است.
ابر گاز و غباری که خورشید و سیارهها از آن شکل گرفتند، حدود ۴٫۵ میلیارد سال پیش پراکنده شد. محققان دریافتند که در آن زمان، مشتری حداقل دو برابر اندازهی فعلی خود بوده و میدان مغناطیسیاش حدود ۵۰ برابر قویتر از امروز بوده است. این یافتهها که گروه پژوهشی در مطالعهای که در ۲۰ مه در مجلهی Nature Astronomy منتشر کرده، میتواند به دانشمندان کمک کند تا تصویر واضحتری از منظومهی شمسی اولیه به دست آورند.
«هدف نهایی ما درک این است که از کجا آمدهایم، و تعیین دقیق مراحل اولیهی شکلگیری سیارهها برای حل این معما ضروری است»، کنستانتین باتیگین، دانشمند سیارهشناسی در مؤسسهی فناوری کالیفرنیا (Caltech) و یکی از نویسندگان این مطالعه، در بیانیهای گفت. «این ما را به درک چگونگی شکلگیری نه تنها مشتری، بلکه کل منظومهی شمسی نزدیکتر میکند.»
گرانش عظیم مشتری – به همراه گرانش خورشید – به شکلگیری منظومهی شمسی کمک کرد و مدار سیارهها و اجرام سنگی دیگر را سامان داد. اما نحوهی شکلگیری خود این سیارهی غولپیکر همچنان مبهم باقی مانده است.
برای بهدست آوردن تصویر بهتری از روزهای اولیهی مشتری، محققان مدارهای امروزیِ اندکی مایلِ دو قمر مشتری به نامهای آمالتئا (Amalthea) و تِب (Thebe) را بررسی کردند. مسیرهایی که این قمرها طی میکنند مشابه مسیر اولیهی آنها در زمان شکلگیری است، اما این قمرها در طول زمان توسط همسایهی بزرگتر و آتشفشانیتر خود، آیو (Io)، اندکی جابهجا شدهاند. محققان با تحلیل اختلاف بین تغییرات واقعی و تغییرات مورد انتظار ناشی از تأثیرات آیو، توانستند اندازهی اصلی مشتری را محاسبه کنند.
دانشمندان محاسبه کردند که وقتی سحابی خورشیدی (سحابی اولیهای که منظومه از آن شکل گرفت) پراکنده شد و پایان شکلگیری سیارهها را رقم زد، شعاع مشتری باید بین ۲ تا ۲٫۵ برابر اندازهی فعلی آن میبوده تا به آمالتئا و تب مدارهای کنونیشان را بدهد. با گذشت زمان، این سیاره با سرد شدن سطحش به اندازهی فعلی خود کوچک شده است. سپس گروه پژوهشی از این شعاع برای محاسبهی قدرت میدان مغناطیسی سیاره استفاده کردند که حدود ۲۱ میلیتسلا (یکای مغناطیس) بوده – یعنی حدود ۵۰ برابر قویتر از مقدار فعلی آن و ۴۰۰ برابر قویتر از میدان مغناطیسی زمین.
«شگفتانگیز است که حتی پس از ۴٫۵ میلیارد سال، هنوز سرنخهای کافی باقی مانده است تا به ما امکان دهد وضعیت فیزیکی مشتری را در طلوع وجودش بازسازی کنیم»، فرد آدامز، اخترفیزیکدان دانشگاه میشیگان و یکی دیگر از نویسندگان این مطالعه، در این بیانیه گفت.
این یافتهها دیدگاه محققان را نسبت به منظومهی شمسی در یک نقطهی انتقالی بحرانی در تاریخ آن، واضحتر میکند. محاسبات همچنین به نحوهی شکلگیری مشتری – فرآیندی که هنوز به طور دقیق درک نشده – وابسته نیست و در عوض بر کمیتهای قابل مشاهدهی مستقیم تکیه دارد.
«آنچه در اینجا ایجاد کردهایم معیاری ارزشمند است»، باتیگین در این بیانیه گفت. «نقطهای که از آن میتوانیم با اطمینان بیشتری تکامل منظومهی شمسی را بازسازی کنیم.»
به گفتهی مؤسسهی فناوری کالیفرنیا، مشتری در حال حاضر سالانه حدود ۲ سانتیمتر کوچکتر میشود. این کوچکشدن مشتری به دلیل مکانیزم کلوین-هلمهولتز رخ میدهد – فرآیندی که طی آن سیارهها با سرد شدن، کوچکتر میشوند. با سرد شدن تدریجی مشتری، فشار داخلی آن کاهش مییابد و باعث میشود سیاره به طور پیوسته کوچک شود. مشخص نیست این فرآیند از چه زمانی آغاز شده است.
