چگونه زمين را از ناپايداري منظومه شمسي نجات دهيم؟
حتي در عصر حاضر كه مملو از ناپايداريهاست هنوز هم ميتوان روي چيزهاي محدودي كه بدون نقص شكل ميگيرند و به كار خود ادامه ميدهند حساب كرد.
اقتصاد جهاني دچار فراز و نشيب ميشود، برخي دولتهاي جديد ظهور ميكنند و برخي دولتها نيز از هم ميپاشند با اين حال خورشيد همچون روز قبل، هر روز طلوع ميكند و زمين و ساير سيارات منظومه شمسي نيز در مدارات خاص خود به دور آن ميچرخند و اين فرآيندي است كه ميليونها سال از آغاز آن ميگذرد. اما اين امكان وجود دارد كه روزي شرايط حتي در منظومه شمسي نيز تغيير كند و آن روزي است كه سيارات به طرز خودسرانهاي از مسير چرخشي خود خارج شده و در مسيرهاي جديدي قرار گيرند.
اين احتمال نگرانكننده تنها يكي از بيشمار نگرشهايي است كه به تازگي در دانش بشري خودنمايي ميكند و ميتوان آن را پايهگذار دگرگوني بزرگ در درك ما از منظومه شمسي دانست. اخترشناسان در حال كشف دقيق راز بزرگي هستند كه از آن به كتاب تصويري مجموعه سيارات منظومه شمسي و تغييرات حركتي آنها تعبير ميشود.
در حال حاضر مشخص شده است كه از زمان شكلگيري اين مجموعه از 4500 ميليون سال پيش سيارات تغييرات شگرف مكرري داشتهاند و نكته جالب توجه اين است كه هنوز هم به جايگاه نهايي خود در منظومه شمسي، جايي كه تصور ميشود هريك از آنها براي هميشه در آن مستقر باشند نرسيدهاند.
عقيده بر اين است كه منظومه شمسي هنوز هم ميتواند با پرشهاي بيشتري همراه باشد كه البته عواقب مخربي براي زمين در پي خواهد داشت. دكتر هال لويسون از انستيتو تحقيقات جنوب غرب آمريكا در كلرادو كه يكي از صاحبنظران شناخته شده در اين زمينه است، ميگويد: من و بسياري از محققان علوم فضايي از گذشتههاي دور با اين عقيده بزرگ شدهايم كه منظومه شمسي فراز و نشيب چنداني نداشته است اما اكنون بخوبي روشن است سيارات تشكيلدهنده منظومه شمسي در نقاطي از عالم بيكران قرار دارند كه پيش از اين در آنجا نبودهاند و از اين رو ميتوان به جرات گفت منظومه شمسي قابليت دوباره و البته شديدا سازمان يافته شدن را دارد.
براساس شبيهسازيهاي رايانهاي منظومه شمسي اين احتمال وجود دارد كه زمين با يكي از سيارات همسايه خود برخورد كند. البته اين برخورد چند ميليارد سال ديگر روي خواهد داد
اين نتيجهاي شگفتانگيز است و همسو با نظرياتي است كه از سوي ايزاك نيوتن در قرن هفدهم ميلادي مطرح شد. وي در حالي كه از سلاحي قدرتمند همچون قانون جاذبه بهره ميبرد شروع به محاسبه حركت سيارات در منظومه شمسي كرد. با اين حال خيلي زود به مشكلات مختلفي برخورد كرد.
محاسبه رفتار جرم فضايي كه حول محور مدار خود حركت ميكند بسيار پيچيدهتر از تصوراتش بود چون ميدان جاذبه آنها همواره در تغيير بوده و هست. نيوتن به اين گمان نزديك شد كه بر اساس اين رفتار شايد كل منظومه شمسي از ناپايداري برخوردار است.
طي 300 سال بعد از آن دوران چهرههاي برجسته رياضي در گوشه و كنار جهان تلاشهاي زيادي براي تاييد يا رد گمان نيوتن انجام دادند با اين حال بايد پذيرفت گاهي اوقات دستيابي به دليل قطعي و روشن براي يك فرآيند دور از دسترس است. اما اين تلاشها چندان هم بي نتيجه نبودهاند چون پرده از رازي برداشتهاند كه از آن به روي ديگر و البته غيرقابل پيشبيني ساعت كاري منظومه شمسي ياد ميشود. مطالعات نشان ميدهند حتي ناچيزترين تاثيرات ناشي از اين فرآيند ميتواند به ايجاد تغييراتي عظيم در مدار سيارات منجر شود. اين همان متهم اصلي است كه تحت عنوان نوسان جاذبهاي شناخته شده است.
دركي جديد
در حال حاضر دانش نوين بشري به دستاوردهاي ارزشمندي در اين زمينه رسيده است و حتي ميتوان به جرأت گفت دليل روشن و قاطعي براي ناپايداري منظومه شمسي ارائه شده است. نكته جالب توجه اين است كه اين دليل نه به واسطه معادلات پيچيده رياضي و نه استفاده از تلسكوپ و كاوشگرهاي فضايي به دست آمده است. در اين فرآيند از يك سري رايانههاي قدرتمند استفاده شده است كه قابليت شبيهسازي دقيق گذشته، حال و آينده خورشيد را دارند.
به نظر ميرسد شبيهسازي نوسانات پيچيده جاذبهاي آن هم در بستر طولاني از زمان كار دشواري باشد. حتي ميتوان مدعي شد چنين كاري غيرممكن باشد.
اين همه به مكانيزمي بازميگردد كه از آن به هرج و مرج در محاسبات ياد ميشود. بر اين اساس حتي كوچكترين انحرافي در آغاز فرآيند شبيهسازي ميتواند به ارائه نتايج كاملا متفاوت و نادرستي در انتهاي كار منجر شود.
در اواخر دهه 80 ميلادي دكتر جاكس لاسكر كه هم اكنون در رصدخانه پاريس مشغول به فعاليت است ازجمله افرادي بود كه نخستين تلاشهاي جدي براي آغاز چنين شبيهسازيهايي را آغاز كرد. وي به طرز حيرتانگيزي اعلام كرد حتي خطاي 15 متري در تشخيص موقعيت زمين در آغاز اين شبيهسازيها ميتواند خط قرمزي باشد به تمامي اميدواريها. از اين رو بايد گفت حتي با كوچكترين خطايي نميتوان موقعيت زمين در 100 ميليون سال آينده را پيشبيني كرد و از آنجا كه اين رقم تنها 2 درصد از سن منظومه شمسي به شمار ميآيد پس چگونه ميتوان نسبت به پيشبيني كل رفتار اين منظومه در گذشته يا آينده بسيار دورتر آن خوشبين بود؟ براي رسيدن به پاسخي اميدواركننده راهي نبود جز اينكه از حقهاي علمي استفاده شود.
لاسكر ميگويد: اين حقه چيزي جز انجام شمار قابل توجهي از شبيهسازيها و طراحي تصويري آماري از چگونه رفتار كردن سيارات نيست. او ادامه ميدهد: به جاي اينكه به دنبال يك راهحل باشيم به تمامي احتمالات نگاه ميكنيم.
براي اين منظور به قدرت رايانهاي قابل توجه و البته صبر زيادي نياز است. نخستين بار در سال 1992 بود كه شبيهسازي منظومه شمسي صورت گرفت. جرالد ساسمن و جك ويدسون از انستيتو فناوري ماساچوست محققاني بودند كه دست به چنين كار بزرگي زدند. اين فرآيند حدود 6 هفته به طول انجاميد و در اين مدت از ابررايانهاي استفاده شد كه قادر بود 100 ميليون محاسبه را در يك ثانيه انجام دهد. البته اين تلاش گسترده تنها براي شبيهسازي بخش بسيار ناچيزي از عمر طولاني منظومه شمسي بود. اما همين ميزان بسيار اندك كافي بود تا سرنخهايي را در اختيار اخترشناسان قرار دهد مبني بر اينكه سيارات منظومه شمسي در گذشته تغييرات رفتاري قابل توجهي داشته و احتمالا باز هم تكرار خواهند شد.
چگونه زمين را در هرج و مرج آينده منظومه شمسي نجات دهيم؟
بر اساس شبيهسازيهاي رايانهاي منظومه شمسي، اين احتمال وجود دارد كه زمين با يكي از سيارات همسايه خود برخورد كند. البته اين برخورد مربوط به عصر حاضر نميشود و حداقل چند ميليارد سال ديگر روي خواهد داد.
اما نكته مهم اين است كه مهمترين خطري كه زمين را تهديد ميكند نه از جانب سيارات همسايه بلكه از طرف خورشيد است. حتي اگر اينقدر خوش شانس باشيم كه از كنار تمامي احتمالات مربوط به برخورد با ساير سيارات جا خالي كنيم اما كاري براي تمام شدن تدريجي سوخت عظيم خورشيد نميتوان كرد.
اخترشناسان برآورد ميكنند كه حدود 5/6 ميليارد سال ديگر خورشيد شروع به سرد شدن و در ادامه منبسط شدن ميكند و در نهايت به شكل و شمايل يك غول قرمز درميآيد.
پس از گذشت حدود يك ميليارد سال از آن دوران ابتدا عطارد، سپس ونوس و در ادامه زمين توسط خورشيد بلعيده ميشود. با اين حال جزئيات برخي محاسبات نيز نشان ميدهند ممكن است عمر زمين كمتر از اين بوده و چند ميليارد سال ديگر به پايان برسد.
خورشيد در راه خود براي تبديل شدن به يك غول قرمز بين 10 تا 40 درصد داغتر ميشود. البته شايد خيلي داغ نباشد اما براي اينكه تاثيرات گلخانهاي قابل توجهي بر زمين داشته باشد كافي خواهد بود. اكنون اين پرسش مطرح ميشود كه براي درامان ماندن از اين سرنوشت چه ميتوان كرد؟ شايد قابل قبولترين راهحل اين است كه زمين را رها كرده و به سيارات ديگري مهاجرت كنيم.
مريخ ميتواند انتخاب مناسبي باشد هرچند كه به زحمت ميتوان يك چهارم از سطح آن را براي ادامه حيات مورد استفاده قرار داد و از اين رو كارهاي زيادي بايد روي آن انجام گيرد. اما گزينه جالب توجه ديگري نيز وجود دارد و آن حركت دادن زمين به مكاني دوردست از خورشيد است. اين ايده كه از سوي محققاني همچون پروفسور كوريكانزسكي از دانشگاه كاليفرنيا و فرد آدامز از دانشگاه ميشيگان ارائه شده است متشكل از استفاده از راكتهايي است كه دنبالهدارهاي كوچك را كه حدود 100 كيلومتر عرض دارند نشانه ميروند. حركت كردن اين دنبالهدارها در نزديكي زمين موجب ميشود تا بخشي از انرژي مداري آنها به زمين منتقل شده و در نهايت زمين بتدريج از خورشيد دورتر شود. تكرار اين فرآيند موجب ميشود تا زمين چند ميليون كيلومتر از خورشيد فاصله بيشتري بگيرد.
امپراطوري خورشيد
دانشمندان با استفاده از مدلسازيهاي پيچيده رايانهاي مشغول كشف اين موضوع هستند كه مدارات سيارههاي مختلف در منظومه شمسي با چه تغييرات قابل توجهي همراه هستند. بر اساس آنچه كه از نظر علمي ثابت شده است سيارات منظومه شمسي از صفحه عظيمي از گاز، گرد و غبار و خرده اجرامي كه حدود 5/4 ميليارد سال پيش خورشيد را احاطه كرده بودند تشكيل شدهاند. ژتا همين چند سال پيش اخترشناسان بر اين باور بودند كه سيارات تازه تشكيل شده بر همان مداري حركت ميكنند كه از ابتدا بر اساس آن در منظومه شمسي رفتار ميكردهاند اما اكنون شبيهسازيهاي رايانهاي از وجود سناريوي بسيار پيچيدهتري خبر ميدهند. بر اين اساس سياراتي كه از مركز منظومه شمسي به دور هستند مسير خود را به سوي حلقه عظيمي از اجرام دنبالهداري تغيير دادهاند كه در نقاط دوردست و حاشيهاي اين منظومه قرار دارند و خود جرقه اصلي نوسانات رفتاري قابل توجهي در بازههاي زماني طولاني را ايجاد كردهاند. اين سيارات در ادامه به نقاطي رسيدهاند كه اكنون در آن قرار دارند و البته ممكن است ميلياردها سال ديگر باز هم با نوسانات رفتاري قابل توجه همراه شوند.
مهدي كيا
منبع: Focus Magazine