وِستا، نه سیاره نامیده می‌شود، نه سیارک

در حالی‌که بسیاری از سیارک‌های کوچک‌تر این کمربند، تکه‌هایی حاصل از برخوردها محسوب می‌شوند، دانشمندان بر این باورند که وِستا و سه جرم بزرگ دیگر این منطقه، اجرامی نخستین (اولیه) هستند که از ابتدای پیدایش منظومه شمسی باقی مانده‌اند. برخی از دانشمندان معتقد بودند که وِستا در مسیر تبدیل‌شدن به یک سیاره بوده و سیاره‌های سنگی منظومه شمسی نیز احتمالاً از اجرامی مانند وِستا شکل گرفته‌اند. با این حال، پژوهش‌های جدید این دیدگاه را زیر سؤال برده‌اند.

یکی از ویژگی‌های اساسی سیارات سنگی، تفکیک درونی (differentiation) آن‌هاست. این بدان معناست که سیاره در دوران مذاب بودن، به لایه‌هایی چون هسته، گوشته و پوسته تقسیم می‌شود. در این فرآیند، مواد سنگین‌تر مانند آهن و نیکل به سمت مرکز فرو می‌روند، در حالی‌که عناصر سبک‌تر مانند اکسیژن و سیلیس به پوسته می‌روند. برای مدت‌ها تصور می‌شد که وِستا نیز چنین ساختاری دارد، اما پژوهش جدیدی با استفاده از داده‌های مأموریت Dawn ناسا، نشان می‌دهد که درون این جرم آسمانی بسیار یکنواخت‌تر از چیزی‌ست که تصور می‌شد.

عنوان این تحقیق جدید چنین است:
«هسته‌ای کوچک در وِستا بر پایه داده‌های مأموریت Dawn»
نویسنده اصلی، رایان پارک، پژوهشگر ارشد در آزمایشگاه پیشرانه جت (JPL) ناسا است.

او می‌گوید:

«یافته‌های ما نشان می‌دهد تاریخچه وِستا بسیار پیچیده‌تر از آن چیزی‌ست که پیش‌تر تصور می‌شد، و تحت تأثیر فرآیندهایی منحصربه‌فرد مانند تفکیک ناقص سیاره‌ای و برخوردهای دیرهنگام شکل گرفته است.»

مأموریت Dawn در تیر ۱۳۹۰ به‌مدت ۱۴ ماه از وِستا بازدید کرد و سپس به سمت سرس (Ceres) رفت. هدف این مأموریت بررسی اجرام نخستین منظومه شمسی و درک شرایط آغازین آن بود. این فضاپیما عناصر سازنده سنگ‌ها از جمله اکسیژن، منیزیم، آلومینیوم، سیلیکون، کلسیم، تیتانیوم و آهن را اندازه‌گیری کرد.

قطر وِستا حدود ۵۲۵ کیلومتر است. مطالعات اولیه از داده‌های Dawn نشان داده بود که این جرم دارای هسته‌ای غنی از آهن است. مقاله‌ای در سال ۱۳۹۱ اندازه میانگین هسته وِستا را حدود ۱۰۷ تا ۱۱۳ کیلومتر اعلام کرده بود و تأکید داشت که وِستا یک پیش‌سیاره بازمانده است که در مراحل اولیه شکل‌گیری، تفکیک یافته و حتی احتمالاً دیناموی مغناطیسی داشته است. اما پژوهش جدید، این نتیجه‌گیری را زیر سؤال می‌برد.

نویسندگان مقاله می‌نویسند:

«ساختار داخلی در مقیاس بزرگ وِستا پیش‌تر تنها بر اساس داده‌های گرانشی و شکل ظاهری آن از مأموریت Dawn تخمین زده شده بود، اما این داده‌ها به‌تنهایی دامنه‌ای وسیع از حالت‌های ممکن تفکیک درونی را مجاز می‌دانند.»

یکی از عوامل کلیدی در بررسی ساختار داخلی، گشتاور لختی (moment of inertia) است که نشان می‌دهد جرم یک جسم چگونه در برابر چرخش مقاومت می‌کند. این اندازه‌گیری به توزیع جرم از مرکز تا سطح مربوط می‌شود.

مطالعه جدید با اندازه‌گیری دقیق‌تر گشتاور لختی وِستا نشان می‌دهد که این جرم آسمانی احتمالاً به‌طور کامل تفکیک نیافته و شاید اصلاً هسته مشخصی نداشته باشد. نویسندگان می‌نویسند:

«داده‌های جدید نشان می‌دهد که زیر پوسته وِستا که از سنگ‌های HED (هاواردیت، یوکریت، دیوجنیت) تشکیل شده، تغییرات چگالی زیادی دیده نمی‌شود.»

آن‌ها دریافتند که چگالی گوشته وِستا بیشتر از حد انتظار است و تفاوت کمی بین چگالی گوشته و هسته (در صورت وجود) وجود دارد. در عمل، این به آن معناست که یا هسته‌ای وجود ندارد یا اگر هم هست، بسیار کوچک است.

یکی از نویسندگان، «ست جاکوبسون»، استادیار علوم زمین و محیط زیست در دانشگاه ایالتی میشیگان، در یک بیانیه مطبوعاتی گفت:

«نبود هسته کاملاً شگفت‌آور بود. این دیدگاه کاملاً تازه‌ای نسبت به وِستا ارائه می‌دهد.»

این یافته‌ها طبیعت واقعی وِستا را در هاله‌ای از ابهام قرار می‌دهند. پژوهشگران دو فرضیه برای توضیح آن ارائه کرده‌اند:

1. فرایند تفکیک ناتمام: وِستا در مسیر تبدیل شدن به یک جرم کاملاً تفکیک‌یافته بوده، اما این فرایند به دلایلی (مانند سرد شدن زودهنگام یا برخوردهای دیرهنگام) متوقف شده است. سطح وِستا با گدازه‌های بازالتی پوشیده شده که نشان از ذوب‌شدگی دارد، چیزی که در بسیاری از سیارک‌ها دیده نمی‌شود.
2. تکه‌ای جداشده از یک سیاره در حال رشد: در این فرضیه، وِستا بخشی از یک جرم بزرگ‌تر و تفکیک‌یافته بوده که در اثر برخوردی شدید از آن جدا شده است. جاکوبسون پیش‌تر این ایده را در یک کنفرانس مطرح کرده بود و اکنون با بررسی دوباره داده‌های Dawn، آن را جدی‌تر در نظر می‌گیرند.

جاکوبسون گفت:

«این ایده از یک پیشنهاد نسبتاً غیرجدی به فرضیه‌ای تبدیل شده که اکنون جدی در حال بررسی است.»

با گذشت زمان و بهبود روش‌های پردازش داده، پژوهشگران تصمیم گرفتند داده‌های مأموریت Dawn را بازتحلیل کنند.

پارک گفت:

«سال‌ها داده‌های گرانشی متناقض از Dawn باعث سردرگمی شده بود. اما پس از تقریباً یک دهه بهبود در کالیبراسیون و پردازش داده‌ها، توانستیم تطابق دقیقی بین داده‌های رادیومتری شبکه فضایی ناسا و تصاویر فضاپیما ایجاد کنیم. نتایج ما نشان داد که تاریخچه وِستا بسیار پیچیده‌تر از چیزی‌ست که قبلاً فکر می‌کردیم.»

در حال حاضر، هنوز مشخص نیست کدام فرضیه صحیح است و فقط تحقیقات بیشتر می‌تواند پاسخ را روشن کند. یکی از مشکلات این است که برخی از شهاب‌سنگ‌های نوع HED که به وِستا نسبت داده می‌شوند، نشانه‌ای از تفکیک ناقص ندارند.

جاکوبسون گفت:

«ما تقریباً مطمئنیم که این شهاب‌سنگ‌ها از وِستا آمده‌اند، اما آن‌ها نشانه‌ای از تفکیک ناقص ندارند.»

فرضیه دوم، یعنی اینکه وِستا تکه‌ای از سیاره‌ای تفکیک‌یافته باشد نیز هنوز تأیید نشده، اما قابل‌توجه است. در دوران اولیه منظومه شمسی، برخوردها فراوان بودند و برخی از این برخوردها ممکن است تکه‌هایی از سیارات در حال شکل‌گیری را جدا کرده باشند.

در مقاله آمده است:

«وِستا ممکن است بازمانده‌ای از یک برخورد فاجعه‌بار با یک جرم پیش‌سیاره‌ای تفکیک‌یافته باشد.»

در نهایت، اگرچه هیچ‌کدام از فرضیه‌ها هنوز اثبات نشده‌اند، اما این پژوهش‌ تازه، شک و تردیدهایی جدی به باورهای قدیمی وارد کرده است. ایده‌ای که وِستا را هسته سیاره‌ای می‌دانست که هرگز رشد نیافته، دیگر چندان محکم به نظر نمی‌رسد.

جاکوبسون در پایان گفت:

«وِستا دیگر نمونه‌ای از جرمی نیست که در تبدیل‌شدن به سیاره شکست خورده باشد؛ شاید این شهاب‌سنگ‌ها، تکه‌هایی از یک سیاره باستانی باشند… فقط هنوز نمی‌دانیم آن سیاره کدام بوده است.»