سياره نپتون؛ هرآنچه بايد درباره دورترين جهان منظومه‌ شمسي بدانيد

نپتون هشتمين سياره‌ي منظومه‌ي شمسي و دورترين سياره از خورشيد است؛ اما سردترين سياره نيست. اين غول گازي آبي منظومه‌ي شمسي به شكل چشمگيري بزرگ‌تر از زمين است و ۱۷ برابر زمين جرم دارد. هسته‌ي سنگي نپتون با تركيبي از يخ آب، آمونياك و متان احاطه شده است.

غول يخي نپتون اولين سياره‌اي بود كه بر اساس محاسبات رياضي كشف شد. اين سياره در سال ۱۸۴۶ بر اساس پيش‌بيني‌هاي ستاره‌شناساني مثل اوربن لو وريه و يوهان گاله كشف شد. نام نپتون برگرفته از نام خداي رومي دريا است كه توسط لو وريه پيشنهاد شد.

فاصله‌ي نپتون از زمين بر اساس موقعيت قرار گيري دو سياره در مدارهايشان، بين ۴/۳ ميليارد كيلومتر تا ۴/۷ ميليارد كيلومتر است. ۱۲ سال طول كشيد تا كاوشگر وويجر ۲ به نپتون برسد. اين كاوشگر با سرعت ميانگين ۶۸ هزار كيلومتر بر ساعت حركت مي‌كرد كه بسيار سريع‌تر از سرعت‌هايي است كه انسان تاكنون پيموده است.

سياره‌ي نپتون در حدود ۴/۵ ميليارد سال پيش با جمع شدن گاز و غبار بر اثر گرانش به غولي يخي تبديل شد. اين سياره‌ هم مانند همسايه‌اش اورانوس احتمالا در فاصله‌ي نزديك‌تري از خورشيد قرار داشته و سپس در حدود ۴ ميليارد سال پيش به منظومه‌ي شمسي خارجي منتقل شد.

بخش زيادي از نپتون را آب، آمونياك و متان تشكيل مي‌دهد. سياره سطح جامدي ندارد بلكه داراي هسته‌اي جامد مانند زمين است. نپتون همراه با اورانوس، غولي يخي است. اين لقب نپتون را از غول‌هاي گازي مثل مشتري و زحل متمايز مي‌كند زيرا نپتون و اورانوس داراي مقدار بيشتري از مولكول‌هاي سازنده‌ي يخ هستند.

بخش زيادي از جو نمايان نپتون از هيدروژن (بيش از ۸۰ درصد) و هليوم (۱۵ درصد) تشكيل شده است. در اين بخش مقدار كمي متان و مولكول‌هاي ديگر مثل اتان، استيلن و چند هيدروكربن ديگر يافت مي‌شوند.

با اين‌حال هرچقدر بيشتر به اعماق اين سياره برويم تركيب آن هم تغيير مي‌كند. بر اساس چگالي كلي نپتون عناصر سنگين‌تر در اعماق آن قرار دارند؛ بنابراين ده الي بيست درصد از تركيب كلي اورانوس و نپتون شامل هيدروژن و هليوم و ۸۰ الي ۹۰ درصد آن عناصر سنگين‌تر است. عناصر سنگين‌تر، متان، آمونياك و آب هستند و همچنين عناصر ديگري كه بخش‌هاي سنگي و فلزي را تشكيل مي‌دهند.

نپتون چهارمين سياره‌ي بزرگ منظومه‌‌ي شمسي با شعاع ۲۴۶۲۲ كيلومتر است. يك روز نپتون برابر است با ۱۶ ساعت زميني (يك روز همان چرخش نپتون به دور خود يا اسپين است). يك سال نپتون برابر است با ۱۶۵ سال زميني. گاهي فاصله‌ي نپتون از خورشيد دورتر از فاصله‌ي سياره‌ي كوتوله‌ي پلوتو است. مدار به شدت غيرعادي و بيضي شكل پلوتو هر ۲۴۸ سال زميني به مدت بيست سال با مدار نپتون تداخل پيدا مي‌كند. بر اثر اين جابه‌جايي، پلوتو نسبت به نپتون در فاصله‌ي نزديك‌تري از خورشيد قرار مي‌گيرد. اين تداخل براي آخرين بار در بازه‌ي ۱۹۷۹ تا ۱۹۹۹ رخ داد. با اين‌حال پلوتو هرگز با نپتون برخورد نمي‌كند.

سياره‌ي نپتون داراي ۱۴ قمر تأييد شده است. بزرگ‌ترين قمر اين سياره، تريتون است كه در جهتي مخالف با اسپين نپتون به دور آن مي‌چرخد. اين مدار معكوس نشان مي‌دهد تريتون هميشه با نپتون همراه نبوده و به عقيده‌ي پژوهشگرها تقريبا ميليون‌ها سال پيش از كمربند كويپر به دام گرانش نپتون افتاده است. تريتون تنها قمر كروي نپتون است و ۱۳ قمر ديگر اين سياره شكل‌هايي نامنظم دارند.

دماي سطح تريتون به منفي ۲۳۵ درجه‌ي سانتي‌گراد مي‌رسد و همين ويژگي آن را به يكي از سردترين نقاط منظومه‌ي شمسي تبديل مي‌كند. با اين‌حال وويجر ۲ يخفشان‌هايي را كشف كرد كه تا فاصله‌ي ۸ كيلومتري يخ فوران كردند و اين پديده نشان‌دهنده‌ي فضاي داخلي گرم تريتون است. دانشمندان همچنين در حال مطالعه احتمال وجود اقيانوسي زيرزميني روي اين قمر يخي هستند. دانشمندان در سال ۲۰۱۰ به وجود فصل‌ها در تريتون پي بردند.

نرئيد قمر ديگر نپتون، به دليل مدار خاصش، يكي از عجيب‌ترين قمر‌هاي منظومه‌ي شمسي است. اين قمر مي‌تواند در فاصله‌ي نزديك به نپتون در فاصله‌ي ۱/۴ ميليون كيلومتري تا فاصله‌ي دور ۹/۷ ميليون كيلومتري جابه‌جا شود.

سال گذشته تلسكوپ فضايي جيمز وب، واضح‌ترين تصوير از حلقه‌هاي نپتون را ثبت كرد. نپتون با حلقه‌هاي عجيبي احاطه شده است كه يكپارچه نيستند و توده‌هاي ضخيم و درخشاني از غبار را دربردارند. حداقل پنج حلقه در اطراف نپتون وجود دارند كه نام آن‌ها عبارت است از: گاله، لوريه، لاسل، آراگو و آدامز. اين حلقه‌ها نسبتا جوان هستند و عمر كوتاهي دارند. رصدهاي زميني نشان مي‌دهند حلقه‌هاي نپتون بسيار ناپايدارتر از تصورات گذشته هستند.

ابرهاي سطحي سياره‌ي نپتون به رنگ آبي درخشاني ظاهر مي‌شوند كه تا حدي حاصل جذب نور قرمز در متان موجود در جو اين سياره است. نپتون داراي ابرهايي است كه عمدتا از متان يخي تشكيل شده‌اند، در واقع ذرات يخي متان عامل اصلي رنگ آبي اين سياره هستند.

سياره‌هاي نپتون و اورانوس به خاطر باران‌هاي الماس مشهور هستند. اين پديده به دليل فشار بالاي جوي اين سياره‌ها كه ۲۰۰ هزار برابر زمين است رخ مي‌دهد. اين فشار متان موجود در جو را مي‌شكند و باعث آزادسازي كربن مي‌شود. سپس كربن زنجيره‌هاي بلند و الگوهاي كريستالي الماس مانند را شكل مي‌دهد. تكه‌هاي الماس روي گوشته سقوط مي‌كنند و سپس به دليل شرايط گوشته، تبخير مي‌شوند. داخلي‌ترين بخش گوشته‌ي اين سياره‌ها دماي تقريبي ۶۷۲۷ درجه‌ي سانتي‌گراد و فشار تقريبي ۶ ميليون برابر فشار زمين را دارد.

نپتون بادي‌ترين سياره در كل منظومه‌ي شمسي است. با وجود فاصله‌ي زياد و انرژي كمي كه از خورشيد دريافت مي‌كنند، بادهاي نپتون مي‌توانند سه برابر قوي‌تر از بادهاي مشتري و نه برابر شديدتر از بادهاي زمين باشند. اين بادها ابرهاي متاني منجمد را در سطح اين سياره با سرعت‌هاي بيش از ۲۰۰۰ كيلومتر بر ساعت جابه‌جا مي‌كنند. اين درحالي است كه سرعت قدرتمندترين بادهاي زمين تنها به ۴۰۰ كيلومتر بر ساعت مي‌رسد.

در سال ۱۹۸۹، طوفان بزرگ بيضي شكلي در نيم‌كره‌ي جنوبي نپتون موسوم به «لكه‌ي سياه بزرگ» ظاهر شد. اين طوفان به قدري بزرگ بود كه مي‌توانست كل كره‌ي زمين را در خود جا دهد. لكه‌ي سياه بزرگ ناپديد شده است اما لكه‌هاي جديدي در بخش‌هاي مختلف نپتون ظاهر شده‌اند.

دماي جو نپتون به منفي ۲۲۵ درجه‌ي سانتي‌گراد مي‌رسد. با اينكه انتظار مي‌رود نپتون به عنوان دورترين سياره از خورشيد سردترين سياره باشد، اما اورانوس و نپتون تقريبا دماي يكساني دارند و حتي برخي مناطق اورانوس سردتر از نپتون هستند.

ناسا در سال ۲۰۱۹ به شواهدي از تغييرات دمايي عجيب نپتون رسيد. پژوهشگرها با استفاده از دوربين‌هاي گرمايي، دماي ميانگين سياره را رديابي كردند. از ابتداي ثبت تغييرات در سال ۲۰۰۳، نپتون به مرور زمان سردتر شده است. دماي نيم‌كره‌ي جنوبي نپتون بين سال‌هاي ۲۰۰۳ و ۲۰۱۸ به اندازه‌ي ۷/۸ درجه‌ي سانتي‌گراد كاهش يافته است. اما به انديشه متخصصين مي‌رسد اين روند بين سال‌هاي ۲۰۱۸ و ۲۰۲۰ معكوس شده و دما به صورت ناگهاني تا ۱۰/۶ درجه‌ي سانتي‌گراد افزايش يافته است. دليل اين تغييرات مشخص نيست اما يكي از دليل‌هاي احتمالي تغييرات فصلي است كه هر كدام ۴۰ سال به طول مي‌انجامند.

بر اساس حدس و گمان‌ها زير جو ضخيم نپتون، هسته‌اي جامد تقريبا هم‌اندازه با سياره زمين وجود دارد. با وجود داده‌هاي كم، هسته‌ي نپتون احتمالا از عناصر سنگين‌تري مثل آهن، نيكل و سيليكات تشكيل شده است.

حقيقت جذاب ديگر درباره‌ي نپتون اين است كه احتمالا در اوايل شكل‌گيري به موقعيت فعلي خود نقل مكان كرده است. اين نگرش به مكانيزم دقيق شكل‌گيري نپتون بازمي‌گردد. به عقيده‌ي پژوهشگرها اين سياره احتمالا در فاصله‌ي نزديك‌تري از خورشيد شكل‌گرفته و سپس جابه‌جا شده است.

اغلب دانشمندان احتمال حيات روي نپتون را اندك يا غيرممكن مي‌دانند. شرايط نپتون بسيار با سياره‌اي مثل زمين متفاوت است و نبود آب مايع مي‌تواند به طور كامل وجود حياتي را كه مي‌شناسيم نقض كند. از سوي ديگر جو و سطح نپتون دماها و فشار جديدي را تجربه مي‌كنند و اين ترتيب سياره نپتون محيط خشني براي شكل‌گيري هر نوع حيات پيچيده يا اوليه است.

دانشمندان نپتون را در سال ۱۸۴۶ پس از محاسبات مداري اورانوس كشف كردند. بر اساس اين محاسبات سياره‌اي ناشناس بر گرانش اورانوس تأثير مي‌گذاشت. ديدن نپتون با چشم غيرمسلح ممكن نيست اما پژوهشگرها توانستند وجود اين سياره را با تلسكوپ تأييد كنند. گاليلئو گاليله‌ي ستاره‌شناس يكي از اولين اشخاصي بود كه نپتون را به عنوان جرمي فضايي شناسايي كرد بااين‌حال به دليل حركت كند، تصور مي‌كرد نپتون يك ستاره باشد.

وويجر ۲ تنها كاوشگر زميني است كه موفق به ملاقات نپتون شد. اين كاوشگر اولين تصاوير از سياره‌ي آبي را در سال ۱۹۸۹ در مسير خود براي خروج از منظومه‌ي شمسي منتشر كرد. نپتون در اين تصاوير به دليل متان موجود در جو به رنگ آبي ظاهر مي‌شود.

در سال ۲۰۲۰، ناسا از احتمال شروع مأموريت جديد به نام Trident براي بازديد از تريتون، بزرگ‌ترين قمر نپتون سخن گفت. به‌طوركلي يادگيري درباره‌ي سياره‌هاي غول يخي مثل نپتون به چند دليل حائز اهميت است. در درجه‌ي اول شرايط شديد جو و بازه‌هاي فصلي طولاني غول‌هاي يخي، فرصتي منحصربه‌فرد را براي درك فيزيك آب و هوا و اقليم فراهم مي‌كنند. علاوه بر اين، اين سياره‌ها به ما كمك مي‌كنند تا بيشتر درباره‌ي شكل‌گيري منظومه‌ي شمسي بياموزيم. درك اورانوس و نپتون همچنين به درك بهتر شكل‌گيري سياره‌ها و تفاوت آن‌ها با سياره‌هاي مشتري و زحل كمك خواهد كرد.

از انديشه متخصصينات كلي‌تر، اين غول‌هاي يخي نماينده‌ي احتمالي گروهي كلي از سياره‌هاي رايج در كهكشان هستند. بر اساس مطالعه سياره‌هاي فراخورشيدي كه در سال‌هاي گذشته كشف شده‌اند، سياره‌هاي فراخورشيدي هم‌اندازه با نپتون يكي از رايج‌ترين سياره‌ها هستند. دانشمندان اميدوارند با درك شكل‌گيري و ويژگي‌هاي غول‌هاي يخي به چشم‌انداز بهتري از سياره‌هاي فراخورشيدي ديگر برسند.

وويجر ۲ تنها كاوشگري است كه تصاوير واضحي از نپتون را ثبت كرده است. با اين‌حال دو تلسكوپ فضايي هابل و جيمز وب هم تصاويري را از اين غول آبي منتشر كردند دانشمندان در سال ۲۰۱۶ با استفاده از تلسكوپ فضايي هابل، لكه‌ي سياه جديدي را روي نپتون كشف كردند كه اولين لكه‌ي طوفاني در قرن بيست و يك به شمار مي‌رود.

سياره‌ي نپتون هشتمين سياره‌ي منظومه‌ي شمسي و دورترين سياره از خورشيد است. اين سياره‌ي آبي داراي ۱۴ قمر و پنج حلقه‌ي ناپايدار است. سرعت بادهاي نپتون به ۲۰۰۰ كيلومتر در ساعت مي‌رسند كه چند برابر سرعت قوي‌ترين بادهاي زمين است. وويجر ۲ تنها كاوشگري است كه از نپتون بازديد كرد و تصاوير زيبايي را از اين سياره ثبت كرد. تريتون بزرگ‌ترين قمر نپتون هم منبع اسرارآميز با ويژگي‌هاي جذابي مثل يخ‌فشان است كه دانشمندان پروژه‌هايي را براي مطالعه آن پيشنهاد داده‌اند.