جوانترین و پیرترین سیاره‌های منظومه شمسی کدام هستند؟

فرادید: نزدیک به ۴.۶ میلیارد سال پیش، یک ابر کیهانی فرو ریخت و راه را برای شکل‌گیری منظومه شمسی باز کرد. سپس، یک سحابی با نیروی گرانشی قوی شکل گرفت که آغازگر تولد خورشید شد. اما پس از آن، جزئیات درباره اینکه کدام سیارات ابتدا شکل گرفتند، جای بحث بیشتری باقی می‌گذارد.  از کجا بدانیم کدام سیارات زود شکل گرفتند و کدام سیارات بعدتر پدید آمدند؟ 

با وجود تکنیک‌های پیشرفته‌ای مانند تعیین سن مواد آلی از فضا، سفرهای متعدد به ماه و فرستادن مریخ‌نوردها به مریخ، دانشمندان سیاره‌شناس هنوز درباره ترتیب نهایی تولد سیارات در منظومه شمسی مطمئن نیستند. فراتر از شکل‌گیری اولیه سیارات، چندین نظریه رقیب وجود دارد که ترتیب شکل‌گیری سیارات را توضیح می‌دهند. 

مایکل مایِر، سرپرست بخش نجوم دانشگاه میشیگان، گفته: «این موضوع پیچیده است. هیچ پاسخ آسانی برای سنجش زمان در فضای بیرونی وجود ندارد. این یکی از دشوارترین کارها در نجوم است.» 

توضیحی که معمولاً درباره شکل‌گیری هشت سیاره منظومه شمسی پذیرفته می‌شود، نظریه تجمع (Accretion) است؛ یعنی زمانی که ذرات کوچک گاز و گرد و غبار با هم برخورد کرده و به هم می‌چسبند، به آن‌ها امکان می‌دهد نیروی گرانشی پیدا کرده و با گذر زمان بزرگ‌تر شوند. 

به گفته‌ی ناسا، یکی از نظریه‌های رایج که بر پایه‌ی وقوع فرآیند تجمع (Accretion) است، بیان می‌کند که سیارات بزرگ ابتدا و در فاصله‌ی دورتر از خورشید شروع به شکل‌گیری کردند. با بزرگ‌تر شدن، آن‌ها به سمت بیرون حرکت کردند و جای کافی برای شکل‌گیری سیارات سنگی و داخلی ایجاد شد. این شکل‌گیری‌ها نزدیک‌تر به خورشید و میلیون‌ها سال بعد اتفاق افتاد (که از دید نجومی بازه زمانی کوتاهی است). 

مایر گفته: «برای تشکیل یک سیاره‌ی غول گازی، باید گاز کافی برای ساختن جرمی به اندازه‌ی مشتری وجود داشته باشد و همین موضوع، سقف زمانی مشخصی را تعیین می‌کند که در آن، یک غول گازی می‌تواند شکل بگیرد. اگر کل فرآیند به سرعت آغاز نشود و گاز از بین برود، نمی‌توانید غول گازی بسازید. به همین دلیل فکر می‌کنیم غول‌های گازی ابتدا شکل گرفتند.» 

اما یک نظریه رقیب، به نام مدل ناپایداری جریان (Streaming Instability)، توضیح متفاوتی ارائه می‌دهد. با اجازه دادن به سیارات برای جمع‌آوری جرم به شکل خودجوش، این نظریه می‌تواند ترتیب کاملاً متفاوتی را ممکن کند. 

کائوئه بورلینا، استادیار علوم سیاره‌ای در دانشگاه پردو گفته: «به‌نظر من احتمال دارد سیارات سنگی ابتدا شکل گرفته باشند و سپس سیارات غول‌پیکر وقتی گاز تمام شد، دیگر شکل نگرفتند. پس از آن، همه چیز به یک انباشتگی آشفته تبدیل شد.» 

تعیین سن یک سیاره

دانشمندان هنوز در حال بحث درباره این هستند که کدام نظریه بهترین توضیح برای شکل‌گیری منظومه شمسی است. حتی نحوه در نظر گرفتن سن یک سیاره هم ساده نیست. 

گایا استاکی دِ کوی، دانشمند سیاره‌ای در MIT گفته: «دو روش متفاوت برای فکر کردن درباره سن یک سیاره وجود دارد.» به جای سنجش یک سیاره بر پایه منشأ آن، برخی دانشمندان روی سطح سیاره تمرکز می‌کنند. 

او گفته: «من سن سیارات را بیشتر برپایه سطح آن‌ها در نظر می‌گیرم، چون سطوح می‌توانند بسیار قدیمی باشند، مثلاً اگر دست‌نخورده باقی مانده باشند، یا برعکس خیلی جوان باشند، اگر هنوز فعالیت‌هایی مانند زمین‌ساخت فعال در جریان باشد.» 

یکی از روش‌هایی که دانشمندان برای تعیین سن سیاره استفاده می‌کنند، شمارش دستی دهانه‌ها روی سطح آن است. از این دیدگاه، زمین می‌تواند جوان‌ترین سیاره محسوب شود، زیرا سطح آن به‌شکل مداوم تغییر می‌کند و پس از آن نوبت به ونوس و مریخ می‌رسد. 

متأسفانه، محدودیت‌های روش‌های فعلیِ تعیین سن سیارات به دانشمندان اجازه می‌دهد تنها سن تقریبی هر سیاره را برآورد کنند و از آنجا که حتی یک خطای کوچک می‌تواند میلیون‌ها سال در تاریخ جهان را تحت تأثیر قرار دهد، پژوهشگران همچنان در حال جمع‌آوری داده‌ها برای ایجاد یک جدول زمانی دقیق‌تر هستند. 

بورلینا گفته: «اگر بخواهیم تصویر کامل چگونگی و زمان شکل‌گیری سیارات را به دست آوریم، به‌نظرم نمونه‌ها بخش بسیار حیاتی این فرایند هستند. برخی مکان‌ها نسبت به زمین سخت‌تر می‌توانند منبع نمونه باشند، اما در حال حاضر نمونه‌هایی روی مریخ داریم که فقط منتظرند آن‌ها را به زمین بازگردانیم.»