چرا پلوتو دیگر سیاره نهم منظومه شمسی نیست و آیا «سیاره ایکس» واقعاً وجود دارد؟

۰۱

کودتای پراگ؛ روزی که پلوتو صندلی خود را از دست داد

در اوت سال ۲۰۰۶، انجمن بین‌المللی اخترشناسی (IAU) در شهر پراگ گرد هم آمدند تا تصمیمی تاریخی بگیرند که درک ما را از خانه کیهانی‌مان تغییر داد. مشکل از اینجا شروع شد که با پیشرفت تلسکوپ‌ها، اجرام دیگری در نزدیکی پلوتو کشف شدند که ابعادی مشابه یا حتی بزرگ‌تر داشتند. اگر پلوتو سیاره باقی می‌ماند، ما باید ده‌ها جرم دیگر را هم به عنوان سیاره می‌پذیرفتیم و منظومه شمسی به زودی دارای صدها سیاره می‌شد. دانشمندان سه شرط را برای سیاره بودن تعیین کردند: چرخش به دور خورشید، داشتن جرم کافی برای رسیدن به شکل کروی و پاکسازی مسیر مدار خود از اجرام دیگر. پلوتو در شرط سوم شکست خورد؛ زیرا مدار او مملو از قطعات یخی و سنگ‌های کمربند کویپر است. این معیار فنی باعث شد پلوتو از مقام «سیاره» به «سیاره کوتوله» (Dwarf Planet) تنزل یابد، تصمیمی که هنوز هم در محافل علمی و عمومی بحث‌برانگیز است.

۰۲

اریس؛ سنگی که تعادل منظومه شمسی را به هم زد

کشف جرمی به نام اریس (Eris) در سال ۲۰۰۵، تیر خلاصی بر پیکر سیاره بودن پلوتو بود. اریس که ابتدا تصور می‌شد از پلوتو بزرگ‌تر است (اگرچه بعدها مشخص شد جرم بیشتری دارد اما کمی کوچک‌تر است)، اخترشناسان را با یک دوراهی بزرگ روبرو کرد. اگر پلوتو یک سیاره است، پس اریس هم باید سیاره دهم باشد. اما با پیدا شدن اجرام دیگری مثل ماکی‌ماکی (Makemake) و هائومیا (Haumea)، مشخص شد که پلوتو تنها یکی از هزاران جرم یخی در منطقه‌ای وسیع به نام کمربند کویپر (Kuiper Belt) است. این منطقه مانند کمربند سیارکی بین مریخ و مشتری است، اما در مقیاسی بسیار بزرگ‌تر و با اجرامی که عمدتاً از یخ‌های فرار تشکیل شده‌اند. در واقع، پلوتو دیگر یک پادشاه تنها در انتهای منظومه نبود، بلکه عضوی از یک خانواده پرجمعیت از سیارک‌های عظیم یخی به حساب می‌آمد که به اشتباه سال‌ها در لیست اصلی قرار گرفته بود.

۰۳

قلب تپنده در یخبندان مطلق؛ شگفتی‌های نیوهورایزنز

در سال ۲۰۱۵، کاوشگر نیوهورایزنز (New Horizons) پس از سفری ۹ ساله به پلوتو رسید و تصاویری فرستاد که تمام فرضیات ما را دگرگون کرد. برخلاف انتظار که پلوتو را یک گوی یخی مرده و پر از گودال تصور می‌کردیم، نیوهورایزنز دنیایی با فعالیت‌های زمین‌شناختی پیچیده را نشان داد. برجسته‌ترین ویژگی آن، یک دشت وسیع قلبی‌شکل به نام منطقه تامبا (Tombaugh Regio) است که از نیتروژن منجمد تشکیل شده است. این منطقه فاقد گودال‌های برخوردی است، که یعنی سطح آن بسیار جوان بوده و فرآیندهای درونی سیاره مدام در حال نوسازی آن هستند. وجود کوه‌های یخی به بلندی رشته‌کوه آلپ و احتمال وجود یک اقیانوس آب مایع در زیر پوسته منجمد، پلوتو را به یکی از زنده‌ترین و جذاب‌ترین اجرام منظومه شمسی تبدیل کرد، حتی اگر دیگر به آن سیاره نگوییم. این ماموریت ثابت کرد که اندازه و رتبه اداری یک جرم، هیچ ارتباطی با شگفتی‌های علمی و بیولوژیکی احتمالی آن ندارد.

زنگ تفریح: پلوتو، سگی که از فضا آمد!

جالب است بدانید که نام پلوتو توسط یک دختر ۱۱ ساله انگلیسی به نام ونیشیا برنی (Venetia Burney) پیشنهاد شد. او فکر کرد چون این سیاره دور و سرد است، نام خدای دنیای مردگان در اساطیر روم برایش مناسب است. اما ماجرای خنده‌دار اینجاست که کمپانی دیزنی درست در همان سالی که پلوتو کشف شد (۱۹۳۰)، نام سگ مشهور میکی‌ماوس را از «روور» به «پلوتو» تغییر داد تا از موج خبری این کشف بزرگ استفاده کند! سال‌ها بعد، وقتی پلوتو از لیست سیارات حذف شد، طرفداران دیزنی به شوخی می‌گفتند: «پلوتو سگ وفاداری است، او را اخراج نکنید!» حتی برخی معتقدند لکه قلبی‌شکل روی پلوتو که در تصاویر نیوهورایزنز دیده شد، پیامی از طرف این سیاره کوتوله بود که می‌گفت: «من هنوز شما را دوست دارم، حتی اگر مرا سیاره ندانید!»

۰۴

شبح گرانشی؛ چرا به دنبال سیاره نهم هستیم؟

در حالی که پلوتو کنار گذاشته شد، جستجو برای یک سیاره واقعی در دوردست‌ها آغاز شد. اخترشناسان موسسه فناوری کالیفرنیا (Caltech)، مایکل براون و کنستانتین باتیگین، در سال ۲۰۱۶ شواهد ریاضی خیره‌کننده‌ای ارائه دادند که نشان می‌دهد جرمی عظیم در لبه منظومه شمسی مخفی شده است. آن‌ها متوجه شدند که مدار چندین جرم دوردست در کمربند کویپر به طرز عجیبی همسو شده و به یک سمت متمایل گشته‌اند. احتمال اینکه این همسویی به صورت تصادفی رخ داده باشد، تنها ۰.۰۰۷ درصد است. تنها توضیحی که با قوانین فیزیک جور در می‌آید، وجود یک سیاره بسیار بزرگ است که با نیروی گرانش خود، این اجرام کوچک را مانند یک چوپان هدایت می‌کند. این جرم که «سیاره نهم» نامیده شده، احتمالاً جرمی بین ۵ تا ۱۰ برابر زمین دارد و مدار آن به قدری وسیع است که هر یک دور چرخش آن به دور خورشید بین ۱۰ تا ۲۰ هزار سال زمینی طول می‌کشد.

۰۵

کمربند کویپر و ابر اوورت؛ مرزهای نهایی کجاست؟

برای درک عظمت منظومه شمسی، باید فراتر از نپتون را نگاه کنیم. کمربند کویپر که از فاصله ۳۰ واحد نجومی (AU) شروع شده و تا ۵۰ واحد نجومی ادامه دارد، خانه پلوتو و هزاران جرم یخی دیگر است. اما فراتر از آن، منطقه‌ای مرموزتر به نام ابر اوورت (Oort Cloud) قرار دارد؛ یک حباب عظیم و کروی که کل منظومه شمسی را در بر گرفته و تا فاصله ۱۰۰ هزار واحد نجومی (نزدیک به ۲ سال نوری) امتداد یافته است. این ابر منشأ دنباله‌دارهای بلندمدت است. سیاره نهم احتمالاً در فضای خالی بین کمربند کویپر و بخش‌های داخلی ابر اوورت قرار دارد. این فاصله به قدری زیاد است که نور خورشید در آنجا هزاران بار ضعیف‌تر از زمین است و همین موضوع باعث شده که این سیاره عملاً در تاریکی مطلق فرو رفته باشد. ما در حال جستجوی یک سوزن در انباری از کاه هستیم که مساحت آن کل آسمان شب است.

۰۶

تلسکوپ ورا روبین؛ آخرین امید برای شکار غول پنهان

چرا با وجود این همه پیشرفت، هنوز سیاره نهم را ندیده‌ایم؟ پاسخ در فاصله و تاریکی نهفته است. این سیاره نوری از خود ندارد و فقط بخش ناچیزی از نور ضعیف خورشید را بازتاب می‌دهد. تلسکوپ‌های فعلی میدان دید بسیار محدودی دارند؛ مثل این است که بخواهید با یک نی نوشابه به دنبال یک پرواز در آسمان بگردید. اما به زودی تلسکوپ جدیدی به نام رصدخانه ورا روبین (Vera C. Rubin Observatory) در شیلی افتتاح خواهد شد که دارای بزرگ‌ترین دوربین دیجیتال ساخته شده توسط بشر است. این تلسکوپ می‌تواند هر چند روز یک بار از کل آسمان قابل رویت عکس‌برداری کند. دانشمندان امیدوارند با مقایسه تصاویر متوالی، حرکت بسیار کند جرمی را شناسایی کنند که همان سیاره نهم باشد. اگر این اتفاق بیفتد، نقشه منظومه شمسی دوباره باید بازنویسی شود و این بار، ما با سیاره‌ای روبرو خواهیم بود که احتمالاً یک «ابرزمین» (Super-Earth) یا یک نپتون کوچک است، دسته‌ای از سیارات که در کهکشان بسیار رایج‌اند اما منظومه ما تاکنون فاقد آن به نظر می‌رسید.

۰۷

پارانویای کیهانی؛ آیا سیاره نهم همان نبرو است؟

در فضای مجازی و تئوری‌های توطئه، اغلب سیاره نهم با سیاره افسانه‌ای «نیبیرو» (Nibiru) اشتباه گرفته می‌شود. طبق این تئوری‌ها، نیبیرو هر ۳۶۰۰ سال یک بار از نزدیکی زمین عبور کرده و باعث فجایع عظیمی می‌شود. اما باید قاطعانه گفت که سیاره نهم هیچ شباهتی به این افسانه‌ها ندارد. محاسبات مکانیک مداری (Orbital Mechanics) نشان می‌دهد که مدار سیاره نهم هرگز به مناطق داخلی منظومه شمسی (جایی که زمین قرار دارد) نزدیک نمی‌شود. نزدیک‌ترین فاصله آن به خورشید احتمالاً ۲۰۰ واحد نجومی است که چندین برابر دورتر از نپتون است. بنابراین، این سیاره هیچ خطری برای زمین ندارد و تنها تاثیر آن، بازی با گرانش اجرام یخی بسیار دور است. علم به دنبال یک حقیقت فیزیکی است، نه پیشگویی‌های آخرالزمانی. جستجو برای سیاره نهم در واقع تلاشی است برای تکمیل پازل تکامل منظومه شمسی و فهمیدن اینکه غول‌های گازی چگونه در جای فعلی خود مستقر شده‌اند.

زنگ تفریح: وقتی پلوتو به پلیس شکایت کرد!

بعد از اینکه پلوتو از مقام سیاره برکنار شد، ایالت نیومکزیکو در آمریکا (زادگاه کاشف پلوتو، کلاید تامبا) قانونی طنزآمیز تصویب کرد که طبق آن، پلوتو در آسمان این ایالت همچنان یک «سیاره کامل» محسوب می‌شود! آن‌ها حتی ۱۳ مارس را روز سیاره پلوتو نامگذاری کردند. نکته جالب‌تر اینکه در سال ۲۰۰۶، انجمن گویش آمریکا کلمه «Plutoed» (پلوتو شده) را به عنوان کلمه سال انتخاب کرد؛ فعلی که به معنای «تنزل رتبه دادن به کسی یا چیزی که ارزشش را ندارد» به کار می‌رفت. مثلاً اگر رئیس‌تان شما را از میز اصلی به یک کمد منتقل کند، می‌توانید بگویید: «من پلوتو شدم!» به نظر می‌رسد پلوتو اگرچه سیاره نیست، اما به یک سلبریتی در فرهنگ عامه تبدیل شده که هیچ سیاره غول‌پیکری نمی‌تواند محبوبیت آن را به چالش بکشد.

۰۸

شارون؛ قمری که به پلوتو دستور می‌دهد

پلوتو صاحب قمری به نام شارون (Charon) است که به نسبت اندازه خودِ سیاره، بسیار بزرگ است. در واقع شارون به قدری بزرگ است که مرکز ثقل (Barycenter) چرخش این دو جرم در خارج از پیکر پلوتو قرار دارد. این یعنی پلوتو و شارون مانند دو رقصنده، دور یک نقطه خالی در فضا می‌چرخند. بسیاری از اخترشناسان معتقدند پلوتو و شارون را باید یک «سیاره کوتوله دوتایی» (Binary System) نامید. این دو جرم همیشه یک سمت خود را به طرف یکدیگر نگه داشته‌اند، پدیده‌ای که به آن قفل کشندی دوجانبه (Mutual Tidal Locking) می‌گویند. اگر روی سطح پلوتو بایستید، شارون را همیشه در یک نقطه ثابت از آسمان می‌بینید که هرگز طلوع یا غروب نمی‌کند، اما مدام فازهای آن (هلال به بدر) تغییر می‌کند. این پیچیدگی دینامیکی در هیچ جای دیگری از منظومه شمسی با این شدت دیده نمی‌شود و پلوتو را به یک آزمایشگاه بی‌نظیر برای مطالعه فیزیک گرانش تبدیل کرده است.

۰۹

جو پلوتو؛ اتمسفری که در زمستان ناپدید می‌شود

یکی از عجیب‌ترین ویژگی‌های پلوتو، اتمسفر رقیق آن است که عمدتاً از نیتروژن، متان و مونوکسید کربن تشکیل شده است. این جو به شدت به فاصله پلوتو از خورشید وابسته است. مدار پلوتو بسیار کشیده (Eccentric) است؛ وقتی به خورشید نزدیک‌تر می‌شود، یخ‌های سطح تبخیر شده و جوی آبی‌رنگ و زیبا (ناشی از ذرات آلی به نام تولین) ایجاد می‌کنند. اما وقتی پلوتو به نقاط دورتر مدار خود می‌رود، دما به قدری افت می‌کند که کل اتمسفر یخ زده و مانند برف روی سطح سیاره می‌نشیند. به عبارت ساده، پلوتو نیمی از سال (که هر سال آن ۲۴۸ سال زمینی است) دارای جو است و نیمی دیگر را بدون هوا سپری می‌کند. این فرآیند «انجماد جوی» باعث می‌شود که پلوتو در هر چرخش مداری، کاملاً تغییر چهره دهد. این ویژگی منحصر به فرد، مطالعه پلوتو را برای دانشمندانی که روی تغییرات اقلیمی سیاره‌ای کار می‌کنند، به یک اولویت تبدیل کرده است.

۱۰

چرا کشف سیاره نهم برای فیزیک حیاتی است؟

کشف احتمالی سیاره نهم فقط یک عدد به لیست سیارات اضافه نمی‌کند، بلکه به یکی از بزرگ‌ترین سوالات کیهان‌شناسی پاسخ می‌دهد: منظومه شمسی چگونه شکل گرفت؟ طبق مدل‌های کامپیوتری، در ابتدای پیدایش منظومه شمسی، غول‌های گازی (مشتری، زحل، اورانوس و نپتون) به هم نزدیک‌تر بودند و در اثر تعاملات گرانشی شدید، برخی اجرام به اعماق فضا پرتاب شدند. سیاره نهم می‌تواند همان «هسته گمشده» یک سیاره غول‌پیکر باشد که در اوایل تاریخ منظومه شمسی توسط مشتری به بیرون رانده شده اما همچنان در بند گرانش خورشید باقی مانده است. پیدا کردن این جرم به ما کمک می‌کند تا بفهمیم آیا منظومه ما یک استثنا در کهکشان است یا از همان الگوهای عمومی پیروی می‌کند. همچنین، این کشف می‌تواند نظریه گرانش را در فواصل بسیار زیاد آزمون کند. در واقع، سیاره نهم قطعه گمشده پازلی است که می‌تواند تاریخ ۴.۶ میلیارد ساله ما را کامل کند.

۱۱

رزونانس مداری؛ رقص هماهنگ پلوتو و نپتون

بسیاری نگران هستند که چون مدار پلوتو با مدار نپتون تلاقی دارد، این دو جرم روزی با هم برخورد کنند. اما فیزیک راه حل هوشمندانه‌ای برای این مشکل دارد که به آن رزونانس مداری (Orbital Resonance) می‌گویند. پلوتو و نپتون در یک رزونانس ۲ به ۳ قفل شده‌اند؛ یعنی به ازای هر سه باری که نپتون دور خورشید می‌چرخد، پلوتو دقیقاً دو بار می‌چرخد. این هماهنگی باعث می‌شود که وقتی پلوتو به نقطه تلاقی مدارها می‌رسد، نپتون همیشه در دورترین نقطه ممکن نسبت به او قرار داشته باشد. این رقص کیهانی میلیاردها سال است که بدون تغییر ادامه دارد و امنیت پلوتو را تضمین کرده است. این نوع پایداری در میان آشوب‌های گرانشی، نشان‌دهنده نظم شگفت‌انگیزی است که حتی در دوردست‌ترین و سردترین مناطق منظومه شمسی نیز حاکم است و به ما می‌آموزد که فیزیک چگونه تعادل را در میان بی‌نظمی برقرار می‌کند.

۱۲

پلوتو؛ دروازه‌ای به سوی ناشناخته‌های بزرگ

در نهایت، پلوتو چه سیاره باشد و چه نباشد، اهمیت خود را به عنوان یک آزمایشگاه طبیعی از دست نمی‌دهد. او به ما آموخت که منظومه شمسی بسیار وسیع‌تر و پیچیده‌تر از آن چیزی است که گمان می‌کردیم. هر بار که فکر کردیم مرزهای خانه خود را شناخته‌ایم، کشف جدیدی (مانند دنیای سیارات کوتوله یا سیاره نهم) به ما یادآوری کرد که ما هنوز در ابتدای راه هستیم. پلوتو نماد کنجکاوی پایان‌ناپذیر بشر است؛ جرمی که با وجود دوری مسافت و کوچکی ابعاد، توانست قلب‌ها را تسخیر کند و علم را به چالش بکشد. جستجوی ما برای سیاره نهم، در واقع ادامه همان مسیری است که با کشف پلوتو در سال ۱۹۳۰ آغاز شد. ما همچنان به آسمان خیره می‌شویم تا شاید در میان تاریکی، برادر بزرگ‌تر و گمشده زمین را پیدا کنیم و بفهمیم که در این بی‌کرانگی، جایگاه واقعی ما کجاست.

جمع‌بندی نهایی

داستان پلوتو و جستجو برای سیاره نهم، فراتر از یک تغییر نام ساده در کتاب‌های درسی، نشان‌دهنده پویایی و تکامل بی‌وقفه دانش بشری است. ما آموختیم که علم ترسی از اصلاح اشتباهات گذشته ندارد و حتی وقتی جرمی مانند پلوتو را از لیست سیارات حذف می‌کند، در واقع در حال باز کردن دریچه‌ای بزرگ‌تر به سوی شناخت واقعی جهان است. منظومه شمسی فضایی بسیار وسیع‌تر، شلوغ‌تر و اسرارآمیزتر از تصورات سنتی ماست. چه سیاره نهم یک غول یخی باشد که در انتظار کشف شدن است و چه یک ناهنجاری ریاضی که درک ما از گرانش را به چالش می‌کشد، جستجو برای آن نشان‌دهنده روح کاوشگری است که هرگز متوقف نمی‌شود. ما در آستانه عصری هستیم که شاید با تلسکوپ‌های جدید، آخرین قطعه پازل همسایگی خود را پیدا کنیم و بفهمیم که مرزهای خانه ما، کیلومترها فراتر از آن چیزی است که روزی در رویاهایمان می‌دیدیم.

آیا شما هم دلتنگ سیاره بودن پلوتو هستید؟

به نظر شما آیا دانشمندان باید پلوتو را به جایگاه اصلی‌اش بازگردانند یا تعریف جدید سیارات کاملاً منطقی است؟ همچنین، اگر سیاره نهم کشف شود، دوست دارید چه نامی برای آن انتخاب شود؟ نظرات و کنجکاوی‌های نجومی خود را در بخش دیدگاه‌ها با ما در میان بگذارید تا با هم درباره اسرار تاریک لبه منظومه شمسی گفتگو کنیم.