از دیرباز دانشمندان می‌دانستند که این غول گازی نه‌تنها همانند «نگهبانی آسمانی» از برخوردهای ویرانگر دنباله‌دارها و سیارک‌ها با زمین و دیگر سیارات درونی جلوگیری کرده است، بلکه همچون یک «معمار کیهانی»، ساختار کلی منظومه شمسی را نیز طراحی کرده است.
طبق پژوهشی جدید از دانشگاه «رایس» (Rice University) در تگزاس، مشتری توانسته با تأثیر گرانشی خود بر قرص پیش‌سیاره‌ای ــ همان ابر عظیمی از گاز و غبار که همه سیارات از آن شکل گرفتند ــ شکاف‌ها و حلقه‌هایی ایجاد کند که نتیجه‌اش شکل‌گیری نسل دوم شهاب‌سنگ‌ها بوده است. این یافته‌ها که در نشریه معتبر Science Advances منتشر شده، یکی از معماهای دیرپای علم سیاره‌شناسی را حل کرده است: چرا برخی از شهاب‌سنگ‌های اولیه میلیون‌ها سال پس از تشکیل نخستین مواد جامد، به‌وجود آمده‌اند؟
🔬 بررسی مدل‌های عددی رشد مشتری
در این پژوهش، گروهی از دانشمندان به رهبری «بایباو سریواستاوا» (Baibhav Srivastava) و «آندره ایزیدورو» (André Izidoro)، استادان بخش علوم زمین و سیاره‌ای دانشگاه رایس، مدل‌های هیدرودینامیکی از رشد مشتری را با شبیه‌سازی‌های تکامل غبار و فرآیند شکل‌گیری سیارات ترکیب کردند.
نتایج شبیه‌سازی‌ها نشان داد که در نخستین میلیارد سال‌های منظومه شمسی، رشد سریع مشتری موجب بی‌ثباتی در قرص پیش‌سیاره‌ای شده است. گرانش عظیم مشتری موج‌هایی در این قرص ایجاد کرده که باعث شده گاز و غبار در نوارهایی متراکم جمع شوند. این موج‌ها نه‌تنها مانع از سقوط ذرات به سمت خورشید شدند، بلکه شرایطی فراهم کردند تا این ذرات در اثر چسبندگی به یکدیگر، اجرامی بزرگ‌تر موسوم به «سیاره‌واره» (planetesimal) را تشکیل دهند.
اما نکته شگفت‌انگیز این است که این سیاره‌واره‌ها از نسل نخستین نبودند که ۴.۶ میلیارد سال پیش شکل گرفتند؛ بلکه از نسل دوم بودند که حدود دو تا سه میلیون سال بعد پدید آمدند.
☄️ راز شهاب‌سنگ‌های دیرهنگام
این نتیجه با زمان شکل‌گیری نوعی شهاب‌سنگ سنگی موسوم به «کندریت» (Chondrite) مطابقت دارد. کندریت‌ها برخلاف شهاب‌سنگ‌های اولیه که ذوب شده و به لایه‌های مختلف تقسیم شدند، حاوی دانه‌های کروی کوچکی به نام «کندرول» هستند که ترکیب شیمیایی اولیه خود را حفظ کرده‌اند. به همین دلیل، کندریت‌ها مانند کپسول‌های زمانی کیهانی هستند که به دانشمندان امکان می‌دهند شرایط آغازین منظومه شمسی را مطالعه کنند.
اما همیشه این پرسش وجود داشت که چرا برخی از این شهاب‌سنگ‌ها تا دو یا سه میلیون سال پس از تشکیل نخستین مواد جامد، به‌وجود آمدند؟ ایزیدورو در این باره می‌گوید:
«کندریت‌ها مانند جعبه‌های زمان از سپیده‌دم منظومه شمسی هستند. آن‌ها طی میلیاردها سال به زمین سقوط کرده‌اند و دانشمندان با مطالعه‌شان می‌توانند رازهای منشأ کیهانی ما را کشف کنند. پرسش همیشگی این بود که چرا برخی از آن‌ها تا این اندازه دیر شکل گرفتند؟ یافته‌های ما نشان می‌دهد که خودِ مشتری شرایط لازم برای این تأخیر را ایجاد کرده است.»
☀️ نقش مشتری در جلوگیری از فرو رفتن زمین در خورشید
پژوهش جدید همچنین پاسخی برای پرسشی دیگر دارد: چرا سیارات سنگی (زمین، زهره و مریخ) در محدوده‌ای نزدیک به یک واحد نجومی از خورشید (بین ۰.۷۲ تا ۱.۵ AU) متمرکز شده‌اند؟
بررسی سامانه‌های سیاره‌ای دیگر نشان داده که در بیشتر منظومه‌های جوان، سیارات در اثر برهم‌کنش با قرص گازی، به‌تدریج به سمت ستاره مرکزی خود حرکت می‌کنند. اگر چنین روندی در منظومه شمسی ما هم رخ داده بود، زمین احتمالاً به خورشید نزدیک‌تر می‌شد و شاید امروز وجود نداشت.
اما یافته‌های جدید نشان می‌دهد که مشتری با ایجاد شکاف در قرص گازی، جریان مواد را به سمت نواحی درونی منظومه قطع کرد. در نتیجه، سیارات سنگی نوپا در مدارهای پایدار باقی ماندند و توانستند به تدریج رشد کنند و به سیارات فعلی تبدیل شوند. به‌بیان دیگر، مشتری مانند سدی گرانشی عمل کرد و از فرو رفتن زمین به درون خورشید جلوگیری کرد.
🌍 مشتری، معمار منظومه شمسی
به‌طور خلاصه، این مطالعه نشان می‌دهد که مشتری نه‌تنها بزرگ‌ترین سیاره منظومه شمسی است، بلکه در واقع معمار کل ساختار آن نیز به شمار می‌آید.
این «معماری گرانشی» شرایطی را فراهم کرد که در نهایت به پیدایش زمین و سپس شکل‌گیری حیات انجامید. سریواستاوا می‌گوید:
«مدل ما دو پدیده ظاهراً بی‌ارتباط را به هم پیوند می‌دهد — اثرات ایزوتوپی متفاوت در شهاب‌سنگ‌ها و پویایی شکل‌گیری سیارات. مشتری خیلی زود رشد کرد، در قرص گازی شکاف ایجاد کرد و همین امر موجب شد مواد بخش درونی و بیرونی منظومه از هم جدا بمانند و ترکیب ایزوتوپی متفاوتی پیدا کنند. علاوه بر این، نواحی جدیدی برای شکل‌گیری اجرام سیاره‌ای در مراحل بعدی ایجاد شد.»
🔭 تأیید مشاهداتی با تلسکوپ ALMA
این یافته‌ها تنها بر اساس مدل‌سازی نظری نیستند. تصاویر رادیویی به‌دست‌آمده از آرایه‌ی بزرگ آتاکاما (ALMA) در شیلی نیز حلقه‌ها و شکاف‌های مشابهی را در قرص‌های پیش‌سیاره‌ای پیرامون ستارگان جوان نشان داده‌اند. ایزیدورو در این باره توضیح می‌دهد:
«وقتی به این قرص‌های جوان نگاه می‌کنیم، در واقع شاهد آغاز شکل‌گیری سیارات غول‌پیکر و تأثیر آن‌ها بر محیط زایش خودشان هستیم. منظومه شمسی ما نیز تفاوتی نداشت. رشد زودهنگام مشتری اثری ماندگار از خود بر جای گذاشت — اثری که هنوز هم در ترکیب شیمیایی شهاب‌سنگ‌هایی که به زمین سقوط می‌کنند، قابل مشاهده است.»
🌌 نتیجه‌گیری
نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که اگر مشتری با چنان سرعتی در آغاز تاریخ منظومه شمسی رشد نکرده بود، مواد درون قرص گازی احتمالاً به سمت خورشید رانده می‌شدند و سیارات سنگی مانند زمین هرگز فرصت تشکیل نمی‌یافتند.
به‌عبارت دیگر، وجود ما تا حد زیادی مدیون سیاره مشتری است.
این غول گازی با نیروی گرانشی عظیم خود، مسیر شکل‌گیری منظومه شمسی را تعیین کرد، مانع از نابودی مواد سازنده زمین شد و حتی به پیدایش شهاب‌سنگ‌هایی انجامید که امروزه سرنخ‌هایی از تاریخ اولیه‌ی منظومه در خود دارند.
شاید بتوان گفت اگر مشتری نبود، زمین مدت‌ها پیش در دل خورشید فرو رفته بود — و ما هرگز فرصتی برای پرسیدن این پرسش نداشتیم که «چرا هستیم؟».
