زحل ششمین سیاره از خورشید و دومین سیاره بزرگ منظومه شمسی است. این دورترین سیاره است زمین که با چشم غیرمسلح انسان قابل مشاهده است، اما برجسته ترین ویژگی های سیاره - حلقه های آن - بهتر از طریق تلسکوپ مشاهده می شود. اگرچه سایر غول های گازی در منظومه شمسی - سیاره مشتری، اورانوس و نپتون - همچنین حلقه‌هایی دارند، حلقه‌های زحل به‌ویژه برجسته هستند و به آن لقب «سیاره حلقه‌دار» داده‌اند.
ویژگی های فیزیکی زحل
زحل یک غول گازی است بیشتر از هیدروژن و هلیوم تشکیل شده است. حجم زحل بیشتر از 760 زمین است و این همان است دومین سیاره پرجرم در منظومه شمسی، حدود 95 برابر جرم زمین. سیاره حلقه دار کمترین چگالی را در بین تمام سیارات دارد و تنها سیاره ای است که چگالی کمتری از آب دارد. اگر یک وان حمام به اندازه کافی بزرگ برای نگه داشتن آن وجود داشت، زحل شناور می شد.
نوارهای زرد و طلایی که در اتمسفر زحل دیده می‌شوند، نتیجه بادهای فوق‌سریع در اتمسفر فوقانی هستند که می‌توانند تا 1100 مایل در ساعت (1800 کیلومتر در ساعت) در اطراف استوای آن برسند، همراه با گرما که از داخل سیاره بالا می‌آید. زحل تقریباً هر 10.5 ساعت یک بار می چرخد. چرخش پرسرعت این سیاره باعث می‌شود که زحل در استوای خود برآمده و در قطب‌هایش صاف شود. این سیاره در خط استوا حدود 75000 مایل (120000 کیلومتر) و از قطبی به قطب دیگر 68000 مایل (109000 کیلومتر) دارد.
حلقه های زحل
گالیله گالیله اولین کسی بود که حلقه‌های زحل را در سال 1610 دید، اگرچه از نظر تلسکوپ او حلقه‌ها بیشتر شبیه دسته یا بازو بودند. چهل و پنج سال بعد، در سال 1655، ستاره شناس هلندی کریستیان هویگنس، که تلسکوپ قوی تری داشت، بعداً پیشنهاد کرد که زحل یک حلقه نازک و مسطح دارد.
همانطور که دانشمندان ابزارهای بهتری را توسعه دادند، آنها به یادگیری بیشتر در مورد ساختار و ترکیب حلقه ها ادامه دادند. زحل در واقع حلقه های زیادی دارد که از میلیاردها ذره یخ و سنگ ساخته شده اند که اندازه آنها از یک دانه قند تا اندازه یک خانه متغیر است. اعتقاد بر این است که این ذرات زباله های باقی مانده از دنباله دارها، سیارک ها یا قمرهای متلاشی شده هستند. مطالعه ای در سال 2016 همچنین نشان داد که این حلقه ها ممکن است لاشه سیارات کوتوله باشند.
بزرگ ترین حلقه 7000 برابر قطر این سیاره است. حلقه‌های اصلی معمولاً فقط حدود 30 فوت (9 متر) ضخامت دارند، اما فضاپیمای کاسینی-هویگنس تشکیلات عمودی را در برخی از حلقه‌ها با ذرات انباشته در برجستگی‌ها و برجستگی‌هایی به ارتفاع بیش از 2 مایل (3 کیلومتر) نشان داد.
نام حلقه ها بر اساس حروف الفبا به ترتیب کشف شده است. حلقه‌های اصلی که از این سیاره کار می‌کنند، به‌عنوان C، B و A شناخته می‌شوند. درونی‌ترین حلقه، حلقه D بسیار ضعیف است، در حالی که بیرونی‌ترین حلقه تا به امروز، که در سال 2009 آشکار شد، آنقدر بزرگ است که می‌تواند یک میلیارد زمین را درون آن جای دهد. . بخش کاسینی، شکافی به عرض 2920 مایل (4700 کیلومتر) حلقه‌های B و A را از هم جدا می‌کند.
پره های اسرارآمیزی در حلقه های زحل دیده شده است که به نظر می رسد تنها در عرض چند ساعت تشکیل و پراکنده می شوند. دانشمندان حدس زده‌اند که این پره‌ها ممکن است از ورقه‌های باردار الکتریکی از ذرات به‌اندازه غبار تشکیل شده باشند که توسط شهاب‌های کوچکی که به حلقه‌ها برخورد می‌کنند یا توسط پرتوهای الکترونی از رعد و برق سیاره ایجاد می‌شوند.
حلقه F زحل نیز ظاهری بافته شده کنجکاو دارد. حلقه از چندین حلقه باریک تشکیل شده است و خمیدگی ها، پیچ خوردگی ها و توده های روشن در آنها می تواند این توهم را ایجاد کند که این رشته ها بافته شده اند. برخورد سیارک ها و دنباله دارها نیز ظاهر حلقه ها را تغییر داده است.
در اواخر ماموریت خود، فضاپیمای کاسینی بیش از هر فضاپیما دیگری به حلقه ها نزدیک شد. این کاوشگر داده هایی را جمع آوری کرد که هنوز در حال تجزیه و تحلیل هستند، اما قبلاً بینش هایی در مورد آن ارائه کرده است رنگ برخی از قمرهای زحل. در شکاف بین حلقه هاکاوشگر مواد شیمیایی پیچیده غیرمعمولی را در «باران حلقه‌ای» زباله‌هایی که از حلقه‌ها به اتمسفر می‌ریزند پیدا کرد و اندازه‌گیری‌های جدیدی از میدان مغناطیسی سیاره انجام داد که یک جریان الکترونی قدرتمند تولید می‌کند.
قمرهای زحل
زحل حداقل 62 قمر دارد. بزرگترین قمر، تیتان، کمی بزرگتر از عطارد است و دومین قمر بزرگ منظومه شمسی پس از قمر مشتری گانیمد (قمر زمین پنجمین قمر بزرگ) است.
برخی از قمرها دارای ویژگی های شدید هستند. پان و اطلس شبیه بشقاب پرنده هستند. یاپتوس یک طرف آن به روشنی برف و یک طرف آن به تاریکی زغال سنگ است. انسلادوس شواهدی از "آتشفشان یخی" نشان می دهد: یک اقیانوس پنهان آب و سایر مواد شیمیایی را از 101 آبفشان مشاهده شده در قطب جنوبی ماه به بیرون پرتاب می کند. تعدادی از این ماهواره ها مانند پرومتئوس و پاندورا به عنوان قمرهای چوپان شناخته می شوند زیرا با مواد حلقه در تعامل هستند و حلقه ها را در مدار خود نگه می دارند.
اگرچه دانشمندان قمرهای زیادی را شناسایی کرده‌اند، اما زحل قمرهای کوچک دیگری نیز دارد که دائماً در حال ایجاد و نابودی هستند.
تاثیر زحل بر منظومه شمسی
به عنوان پرجرم ترین سیاره منظومه شمسی پس از مشتری، کشش گرانش زحل به شکل گیری سرنوشت منظومه شمسی کمک کرده است. ممکن است به پرتاب خشونت آمیز نپتون و اورانوس به بیرون کمک کرده باشد. همراه با مشتری، ممکن است در اوایل تاریخ این منظومه، رگباری از زباله ها را به سمت سیارات درونی پرتاب کرده باشد.
دانشمندان هنوز در حال یادگیری نحوه شکل گیری غول های گازی هستند و مدل هایی را در شکل گیری اولیه منظومه شمسی اجرا می کنند تا نقش مشتری، زحل و سایر سیارات را در منظومه شمسی ما ایفا کنند. یک مطالعه در سال 2017 نشان می دهد که زحل، بیشتر از مشتری، سیارک های خطرناک را از زمین دور می کند.
تحقیق و اکتشاف
اولین فضاپیمایی که به زحل رسید پایونیر 11 در سال 1979 بود که در فاصله 13700 مایلی (22000 کیلومتری) از سیاره حلقه دار پرواز کرد. تصاویر این فضاپیما به اخترشناسان امکان کشف دو حلقه بیرونی سیاره و همچنین وجود یک میدان مغناطیسی قوی را داد. فضاپیمای وویجر به اخترشناسان کمک کرد تا کشف کنند که حلقه‌های سیاره از حلقه‌های نازک‌تری تشکیل شده‌اند. این فضاپیما همچنین داده هایی را ارسال کرد که منجر به کشف سه قمر زحل شد.
فضاپیمای کاسینی، مدارگرد زحل، بزرگترین فضاپیمای بین سیاره‌ای بود که تاکنون ساخته شده است. کاوشگر دو طبقه 6 تن (5.4 متریک تن) وزن داشت. این به شناسایی ستون‌های قمر یخی انسلادوس کمک کرد و کاوشگر هویگنس را حمل کرد که در جو تیتان فرود آمد تا با موفقیت روی سطح آن فرود آمد.
پس از یک دهه رصد، کاسینی داده‌های باورنکردنی در مورد سیاره حلقه‌دار و قمرهای آن و همچنین عکسی از بازسازی تصویر اصلی «نقطه آبی کم‌رنگ» که زمین را از پشت زحل می‌گیرد، در سال 2013 به دست آورد. این مأموریت در سپتامبر به پایان رسید. 2017 زمانی که کاسینی با سوخت کم، عمداً به زحل برخورد کرد تا از احتمال ناچیز برخورد کشتی با قمر قابل سکونت و آلوده کردن آن جلوگیری شود.
در حالی که هیچ ماموریت آینده برای زحل برنامه ریزی نشده است، دانشمندان مأموریت هایی را برای کاوش قمر یخی انسلادوس یا تیتان پیشنهاد کرده اند. در سال 2019، ناسا اعلام کرد که قصد دارد در سال 2026، روتورکرافت فرودگر، Dragonfly را پرتاب کند و در سال 2034 به تیتان خواهد رسید.
منابع اضافی
درباره زحل بیشتر بدانید ناسا را ببینید صفحه وب. شما می توانید در مورد سفرهای ماموریت های وویجر به زحل در آزمایشگاه رانش جت بیشتر بخوانید. برای نگاهی عمیق به منظومه زحل و تاریخچه سیارات، "سیستم زحل از طریق چشمان کاسینی" توسط ناسا را بررسی کنید.
کتابشناسی - فهرست کتب
جیمز پولاک، «حلقه‌های زحل»، بررسی‌های علوم فضایی، جلد 18، اکتبر 1975، https://doi.org/10.1007/BF00350197
لیندا اسپلینکر، "کاوش کاسینی-هویگنز در منظومه زحل: 13 سال کشف"، علم، جلد 364، هاون 2019، https://doi.org/10.1126/science.aat3760
آژانس فضایی اروپا (ESA)، "حقایق در مورد زحل"، ژانویه 2022.
تیری فوشه و همکاران، "زحل: ترکیب و شیمی"، زحل از Cassini-Huygens، Springer، 2009، https://doi.org/10.1007/978-1-4020-9217-6_5
اریک آسفاوگ و آندریاس روفر، "منشا متأخر منظومه زحل"، ایکاروس، جلد 223، مارس 2013، https://doi.org/10.1016/j.icarus.2012.12.009