چرا سیارات کروی هستند؟

وبسایت بیگ بنگ - مصطفی رحمانی: منظومه شمسی بسار زیباست. چهار سیاره سنگی، چهار غول گازی، چند سیاره کوتوله کوچکتر که از خاک و یخ تشکیل شدند و مجموعۀ بی شماری از قمرها و اجرام کوچکتر، همگی فرصتی بی نظیر برای مطالعه و مسحور شدن توسط ِ این اشیا نجومی فراهم آورده است. به این مجموعه خورشید و کمربند سیارک ها و کمربند کویپر و دنباله دارها را نیز اضافه کنید و مطالعه همین مقدار برای سرگرم نگه داشتن شما تا پایان عمر کافی خواهد بود. اما چرا اشیا بزرگ در منظومۀ شمسی کروی هستند؟

برای پاسخ به این سوال ابتدا باید چگونگی عملکرد گرانش در شکل گیری منظومه شمسی را درک کنیم: براساس پذیرفته شده ترین مدل از تشکیل سیارات و ستارگان (و یا فرضیه سحابی) منظومه شمسی ما از یک سحابی که ابری متشکل از گرد و غبار و گاز بود شروع به شکل گیری کرد. بر اساس این فرضیه حدود ۴/۵۷ میلیارد سال پیش رویدادی رخ داد که باعث در هم فشردگی گرانشی این گازها گردید. این رویداد ممکن است عبور یک ستاره و یا برخورد امواج شوک ناشی از یک انفجار ِ ابرنواختری بوده باشد.

اما نتیجه این بود که در اثر این در هم فشردگی گرانشی، مقادیری از این گازها و غبار در مناطقی فشرده تر جمع شدند و خود این مناطق چگال تر، شروع به جذب مواد بیشتر از گازها و غباراطراف خود کرد. در حالیکه قانون بقای اندازۀ حرکت باعث گردش این مواد به دور خود می گشت، افزایش فشار نیز باعث گرم شدن این گازها گردید و در نهایت بیشتر این مواد در کره ای در مرکز این گاز تجمع کرده و خورشید را شکل دادند در حالیکه مابقی مواد به صورت دیسکی در اطراف مرکز به گردش در آمده و دیسک پیش سیاره ای را ایجاد کردند.

سیارات در این دیسک در اثر گرانش و جمع شدن ذرات و تشکیل اجسام بزرگتر به وجود آمدند. فلزات و سیلیکات ها به علت دارا بودن نقطه جوش بالا این توانایی را داشتند تا در نزدیکی خورشید حالت جامد خود را حفظ کنند و همین موضوع باعث به وجود آمدن سیارات سنگی مانند عطارد، ناهید، زمین و مریخ در نزدیکی خورشید گردید. اما از آنجایی که عناصر فلزی تنها کسر گوچکی از سحابی خورشیدی را شامل می شدند این سیارات سنگی امکان رشد بیشتر و بزرگتر شدن را نیافتند.

در مقابل سیارات غول پیکر گازی مانند مشتری، زحل، اورانوس و نپتون فراتر از نقطه ای بین مدار مریخ و مشتری شکل گرفتند. در این ناحیه مواد فرار به قدر کافی خنک هستند و این امکان را یافتند تا بتوانند جامد باقی بمانند. از آنجایی که مواد یخی تشکیل دهندۀ این سیارات بسیار بیشتر از فلزات و سیلیکای سیارات سنگی داخلی بودند به این سیارات اجازه داد تا به حد کافی رشد کنند و سنگین شوند تا بتوانند اتمسفر عظیمی از هلیوم و هیدروژن را جذب کنند. باقیمانده مواد موجود در دیسک پیش سیاره ای که تشکیل سیاره ندادند در نواحی که امروزه کمربند سیارکی، کمربند کویپر و ابر اورت خوانده می شود، جمع شدند.

اما برای پی بردن به عاملی که باعث کروی شدن سیارات گردید باید با مفهومی به نام تعادل هیدرواستاتیک آشنا شویم: تعادل هیدرواستاتیک در اخترفیزیک به حالتی اشاره دارد که بین فشار گرمایی که از درون یک سیاره به جهت بیرون وجود دارد و فشار جرم مواد این سیاره که به سمت داخل وجود دارد تعادلی برقرار شود. این حالت زمانی اتفاق می افتد که یک ستاره یا سیاره یا شبه سیاره به قدر کافی پرجرم شود که نیروی حاصل از گرانش این مواد باعث فشرده کردن بیشتر این مواد به شکلی هندسی با بیشترین بهره وری یا به عبارت دیگر شکل کروی گردد و به طور معمول اجرام نجومی زمانی به این مرحله می رسند که قطرشان از هزار کیلومتر تجاوز کند.( هر چند این اندازه به چگالی مواد تشکیل دهندۀ آنها نیز بستگی دارد)

بنا به تعریف اتحادیه بین‌المللی اخترشناسی "سیاره" چنین مشخصاتی دارد: ۱- به دور خورشید یا یک ستاره می چرخد. ۲- جرم کافی برای گرانش خود را دارد تا بر نیروهای اجسام صلب(سخت) غلبه کند و در نتیجه دارای شکلی تقریبا گرد و دارای تعادل هیدرواستاتیک است. ۳- تمام مسیر (مدار) خود را از اجرام ریز و درشت در نزدیکی اش را پاکسازی کرده است. این سازمان همچنین تعریف "سیاره کوتوله" را این چنین بیان می کند: ۱- به دور خورشید یا یک ستاره می چرخد. ۲- جرم کافی برای گرانش خود را دارد تا بر نیروهای اجسام صلب(سخت) غلبه کند و در نتیجه دارای شکلی تقریبا گرد و دارای تعادل هیدرواستاتیک است. ۳-تمام مسیر (مدار) خود را از اجرام ریز و درشت جارو نکرده است (آنها جذب یا دفع نکرده) ۴- قمر یک سیاره نیست.