المذنبات - كيف تنشأ ومما تتكون ؟

ما هي المذنبات ؟

المذنبات هي أجسام هشة صغيرة غير منتظمة الشكل تتكون من مزيج من حبيبات غير طيارة وغازات متجمدة، وغالبًا ما تتبع مسارات طويلة حول الشمس. أغلبها يصبح مرئيًا باستخدام التلسكوبات عندما يقترب بشكلٍ كافٍ من الشمس ليبدأ إشعاع الشمس بتبخير الغازات الطيارة، والتي بدورها تنفُث بعيدًا كميات صغيرة من المواد الصلبة. هذه المواد تتوسع إلى غلاف جوي شاسع يدعى الذؤابة، والتي تصبح أكبر من كوكب، وتُجبر هذه الذؤابة على التراجع بشكل ذيل طويل من الغبار والغاز بوساطة الإشعاع الشمسي والجسيمات المشحونة التي تُطلق من الشمس.

المذنبات أجسام باردة، ونشاهدها فقط بسبب الغازات الموجودة في ذؤابتها وبريق ذيلها في ضوء الشمس (قريب نوعًا ما إلى الضوء الساطع) وبسبب ضوء الشمس المنعكس عن المواد الصلبة الموجودة فيها. تعد المذنبات أعضاءً دائمةً في عائلة النظام الشمسي، تدور حول الشمس بوساطة الجاذبية.

يعتقد أنها تتكون بشكل عام من مواد أصلها من القسم الخارجي للنظام الشمسي، والتي لم تندمج مع الكواكب – بقايا حطام، إذا أردت. إن الاعتقاد بأن المذنبات تتكون من مواد قديمة لم تتغير أمر يجعلها مثيرة للاهتمام بشكل كبير للعلماء الذين يتمنون أن يعرفوا عن الظروف التي كانت خلال المرحلة المبكرة للنظام الشمسي.

المذنبات هي أقارب صغيرة الحجم للكواكب. يتراوح متوسط قطرها غالبًا بين 750 مترًا (2,460 قدم) لحوالي إلى 20 كيلومتر (12 ميل). حاليًا، وُجِد الدليل على وجود مذنبات بعيدة أكبر بكثير، ربما تمتلك أقطار تساوي 300 كيلومتر (186 ميل) أو أكثر، لكن هذه الأحجام ما تزال صغيرة مقارنة بالكواكب.

تمتلك الكواكب عادةً شكلًا أكثر كروية، وعادة ما تكون منتفخة قليلًا عند خط الاستواء. بينما تمتلك المذنبات شكلًا غير منتظم، والبُعد الأكبر غالبًا ما يكون ضعف البُعد الأصغر.

تُظهر الأدلة أن المذنبات هشّة جدًا، وأن مقاومة الضغط لديها (القوة التي يمكنها تحملها دون أن تقسم إلى قطع) فقط حوالي 1000 (dynes/cm^2). ما يعني أنه يمكنك أن تأخذ قطعة كبيرة من مادة المذنب وتقسمها إلى قسمين بيديك المجردتين، ككرة الثلج غير المضغوطة بشكل جيد.

بالطبع، يجب على المذنبات أن تخضع لنفس قوانين الكون الحركيّة التي تخضع لها بقية الأجسام. إذ تكون المدارات حول الشمس دائرية الشكل تقريبًا. لكن مدارات المذنبات طويلة بشكل ملحوظ. يمتلك حوالي 100 مذنب معروف دورة بطول (الفترة الزمنية اللازمة ليكمل المذنب دورة كاملة حول الشمس) 5 إلى 7 سنين أرضية. أبعد نقطة لها عن الشمس (أوجها) تقع بالقرب من مدار المشتري، وأقرب نقطة (الحضيض) يكون قريبًا من الأرض بشكل كبير.

العديد من المذنبات مثل هالّي (Halley) تمتلك أوجًا يقع خلف كوكب نبتون (والذي يبعد عن الشمس 6 مرات أكثر من المشتري). وتأتي مذنبات أخرى حتى من أماكن أبعد. ومن الممكن أن تستغرق آلاف أو مئات آلاف السنين لإكمال دورة واحدة حول الشمس. إنها تسحب بقوة من قبل الكواكب الضخمة، وتمتلك مدارًا متغيرًا، أحيانًا بشكل جذري. وهذا جزء مما حدث لصانع الأحذية ليفي9 (Shoemaker-Levy 9).

دعيت نواة المذنب، والتي هي جزء صلب دائم منه، بالتكتل الثلجي وكرة الثلج المتسخة والعديد من الأسماء الأخرى المليئة بالألوان ولكن الأقل دقة من جهة الوصف.

تحتوي نواة المذنب بكل تأكيد سيليكات قريبة من أحجار الأرض العادية من ناحية التركيب، ربما في أغلب الأحيان حبيبات وقطع صغيرة جدًا. من الممكن أن تكون هذه الحبيبات لُصِقت مع بعضها في قطع أكبر بوساطة الغاز المتجمد.

ويبدو أن نواة المذنب تحوي مركّبات معقدة من الكربون وربما بعضًا منه بشكل حر، الأمر الذي يجعل لونها شديد السواد. من الجدير بالذكر، أنها تحتوي على الأقل وهي يافعة، على غازات متجمدة، وغالبيتها هي مياه عادية. في ظروف الضغط الفضائي المنخفض، تتسامى المياه ومعنى هذا، أنها تنتقل مباشرة من الحالة الصلبة إلى الغازية – تمامًا كما يحصل للجليد الجاف على الأرض. تشكل المياه حوالي 75-80% من المواد القابلة للتطاير في أغلب المذنبات. بقية الجليد هي أول أكسيد الكربون (CO) وثاني أكسيد الكربون (CO2) والميثان (CH4) والأمونيا (NH3) والفورم ألدهيد (H2CO).

يظهر أن المواد القابلة للتطاير والمواد الصلبة تكون ممزوجة بشكل جيد في نواة مذنب جديد يقترب من الشمس للمرة الأولى، وكلما تقدم المذنب في السن من الدورات الكثيرة التي يقوم بها بالقرب من الشمس، يخسر معظم الجليد أو على الأقل الجليد الذي يقع في أي مكان بالقرب من سطح نواته، ويصبح مظهره كمذنب قديم هش، لا يمكن تمييزه عن بعد من الكويكب.

نواة المذنب صغيرة، لذا قوة جاذبيتها ضعيفة جدًا، فيمكنك الجري أو القفز بشكل كامل عنها (في حال شعرت بتلك القوة). إن سرعة الفرار هي فقط حوالي 1 متر بالثانية (مقارنة مع 11 كيلومترًا بالثانية أو 7 أميال بالثانية على الأرض). نتيجةً لذلك، الغازات الهاربة والجسيمات الصلبة الصغيرة (الغبار) التي تسحبها معها لا تعود أبدًا إلى سطح النواة. ضغط الإشعاع، ضغط ضوء الشمس، يجبر جزيئات الغبار على تشكيل ذيل من الغبار بعكس جهة الشمس.

من الممكن أن يكون طول هذا الذيل عشرات ملايين الكيلومترات عندما يُرى في ضوء الشمس المنعكس. تُبعثر جزيئات الغاز بوساطة الأشعة فوق البنفسجية القادمة من ضوء الشمس، وغالبًا ما تفقد إلكترونات وتصبح جزيئات أو أيونات مشحونة كهربائيًا. الأيونات تتفاعل مع الرياح الشمسية المنبعثة من الشمس وتُجبَر على العودة لتشكل ذيل أيوني، والذي يمكن أن يمتد مرة أخرى لملايين الكيلومترات بالاتجاه المعاكس للشمس. يمكن رؤية هذه الأيونات بينما تتألق في ضوء الشمس.

إذن، يمتلك كل مذنب في الواقع ذيلين، ذيل غباري وآخر أيوني. إذا كان المذنب خافتًا، سيكون من الممكن رصد أحدهما أو لا يمكن رصد أي منهما على الإطلاق، وربما يظهر المذنب كفقاعة غير واضحة من الضوء، حتى في التلسكوبات الكبيرة. كثافة المواد في الذؤابة والذيل تكون منخفضة، أقل حتى من أفضل فراغ يمكن إنتاجه في أغلب المختبرات.

عام 1986، المركبة الفضائية غويتو (Guitto) عبرت مباشرة من خلال المذنب هالّي على بعد بضعة مئات الكيلومترات فقط من النواة. رغم أنه من الممكن أن تمتد الذؤابة والذيول على مسافة مئات الكيلومترات وتصبح مرئية للعين المجردة في سماء ليل الأرض، كما كان المذنب ويست عام 1976، فالظاهرة بأكملها هي إنتاج نواة صغيرة على مسافة بضعة كيلومترات فقط.

لأن نوى المذنبات صغيرة جدًا، فدراستها من الأرض أمر غاية في الصعوبة. دائمًا ما تظهر وعلى الأكثر كنقطة من الضوء حتى في أكبر التلسكوبات، ذلك إن لم تكن ضائعة بشكل كامل في وهج الذؤابة. لقد تعلمنا الكثير عندما أرسلت وكالة الفضاء الأوروبية والاتحاد السوفيتي واليابانيون مركبة فضائية لتطير بالقرب من المذنب هالّي (Halley) عام 1986. فحصلنا -ولأول مرة- على صور حقيقية لنواة نشطة وتم قياس خليط الغاز والغبار المنبعث منها مباشرة.

في وقت مبكر من القرن التالي، خطط الأوروبيون لإرسال مركبة فضائية تدعى روسيتا (Rosetta) إلى موعد مع مذنب ومشاهدته عن قرب لفترة طويلة. حتى هذه المهمة المعقدة ليس من المحتمل أن تخبر العلماء الكثير عن البنية الداخلية للمذنبات. ولكن، توجد فرصة لإعادة بناء الأحداث التي حصلت عندما انقسم صانع الأحذية-ليفي 9 (Shoemaker-Levy 9) ودراسة ما حصل عندما دُمرِت القطع في غلاف المشتري الجوي وهو أمر بالغ الأهمية.