كوكب زحل هو الكوكب السادس بُعدًا عن الشمس، وثاني الكواكب حجمًا في النظام الشمسي، أسم زُحل في الإنجليزية (يُنطق ساترن) يأتي من الاسم الروماني «كورونس» وهو إله الجبابرة Titans في الأساطير اليونانية، واسم الكوكب هو أيضا أصل تسمية يوم السبت في الإنجليزية والذي يُنطق “ساترداي”.

وكوكب زُحل هو أبعد الكواكب التي يمكن رصدها بالعين المجردة، ولكنك لن تستطيعَ رؤية حلقاتِه، وهي أكثر سماته المُمَيزِة، إلا إذا نظرت إليه من خلال تلسكوب مُقرب.

ولي الرغم من أن بقية الكواكب الغازية العملاقة (المُشتري وأورانوس ونبتون) في المجموعة الشمسية لها حلقات هي الأخرى إلا أن حلقات كوكب زُحل هي بلا شك الأكثر تميزًا.

الخصائص الفيزيائية لكوكب زُحل:

الهيدروجين والهيليوم يُمثلان معظم المادة المُكوِنة لزُحل، والكوكب يُعتبر عملاقًا غازيًا يمكن أن يحتوي ٧٦٠ كوكبًا بحجم كوكب الأرض، وهو ثاني أكثر الكواكب من حيث الكتلة بعد كوكب المشتري، وكتلته تساوي تقريبا ٩٥ مرة كتلة الأرض.

(فكر معي، بناءً على هذه المعلومات عن حجم وكتلة كوكب زحل مقارنة بكوكب الأرض، تعتقد أي الكوكبين أكثر كثافة؟)
إذا كنت تعلم أن الكثافة هي مقدار المادة في حجم معين، فإن تلك المعلومات عن حجم وكتلة كوكب زحل مقارنة بكوكبنا تشير أن كوكب زُحل بالطبع أقل كثافةً من كوكب الأرض.

في الواقع زحل هو أقل كواكب المجموعة الشمسية كثافةً على الإطلاق، بل أن كثافته أقل من كثافة المياه (في درجة حرارة الغرفة تحت ضغط جوي واحد)، هذا يعني أنه فرضا لو وُجد بحر مياه عملاق وألقينا كوكب زحل فيه فإنه سيطفو على سطح الماء.

تتكون الخطوط الصفراء أو الذهبية اللون في الغلاف الجوي لكوكب زُحل نتيجة للرياح فائقة السرعة في الغلاف الجوي العلوي للكوكب، هذه الرياح قد تبلغ سرعتها ١١٠٠ ميل في الساعة (١٨٠٠ كيلومتر في الساعة) عند خط الاستواء، أضف إلى ذلك الحرارة التي تشع من داخل الكوكب.

كوكب زُحل هو ثاني الكواكب من حيث سرعة الدوران حول محوره بعد كوكب المشتري، فالكوكب يكمل دورة كاملة كل عشر ساعات ونصف الساعة، والقوة الطاردة المركزية المتولدة من هذه السرعة هي المسؤولة عن انتفاخ الكوكب عند خط الاستواء وتسطحه عند القطبين.

فالكوكب أعرض بـ٨٠٠٠ ميل (١٣٠٠٠ كيلومتر) عند خط الاستواء منه بين القطبين.

ومن الظواهر المثيرة للفضول هو ذلك الشكل المُسدس العملاق الذي رُصد مؤخرًا يدور قريبًا من القطب الشمالي للكوكب، كل جانب من جوانب هذا الشكل المسدس يمتد مسافة ١٢٥٠٠ كيلومترًا، ومساحته من الكُبر بحيث يمكن احتواء أربع كُرات أرضية داخله، وتُشير صور المسح الحراري أن هذا الشكل هو نظام جوي يمتد مسافة ٦٠ ميلًا (١٠٠ كيلومترًا) في عُمق الغلاف الجوي.

ويبقي تفسير هذه الظاهرة غير مؤكَّد إلا أن أحد الدراسات قدمت فرضية أن رياحًا نفاثة منخفضة الارتفاع قد تكون هي المسؤولة عن تكوين هذا النظام الجوي.

هناك رياح عاتية أخري تظهر في الغلاف الجوي لكوكب زُحل مرة كل سنة من سنوات الكوكب (السنة على زُحل تساوي ثلاثين سنة أرضية) وتتسبب في تغير ملحوظ في نمط الحرارة والرياح في سماء الكوكب، وقد تم رصد هذه الرياح الموسمية على زُحل ست مرات منذ عام ١٨٧٦، ولكن في عام ٢٠١١ كانت المركبة الفضائية الشهيرة «كاسيني» التابعة لوكالة الفضاء الأمريكية «ناسا» أول مركبة مدارية ترصد هذه الرياح عن قرب.

في ٢٠١٥ قدم باحثون فرضية أن الفواصل بين هذه الرياح العاتية تعود لتواجد بخار الماء في الغلاف الجوي للكوكب حيث تعمل الرطوبة على توقف ارتفاع الهواء الساخن على المدى القريب، أما على المدى البعيد فإن الطبقات العليا في غلاف زُحل الجوي تزداد كثافتها حتى تهبط بسرعة شديدة مُسببةً هذه الرياح العاتية.

إليك بعض المعلومات عن كوكب زُحل طبقًا لوكالة الفضاء الأمريكية «ناسا»:

تركيب الغلاف الجوي (بالحجم): ٩٦.٣٪ جزيئات هيدروجين، ٣.٢٥٪ هيليوم، مقادير ضئيلة من غازات كالميثان والأمونيا والهيدروجين الثقيل والإيثان وهباء جوي (جسيمات صلبة صغيرة عالقة في الهواء وتسمى أيضًا أيروسولات) من الجليد والأمونيا وهيدروسولفيد الأمونيا.

المجال المغناطيسي:

لكوكب زُحل مجال مغناطيسي أكثر قوة بـ ٥٧٨ مرة من مجال الأرض.

التركيب الكيميائي:

يعتقد أن لزُحل نواة صلبة ساخنة في مركزهِ من الحديد والمواد الصخرية هذه النواة المركزية محاطة بنواة خارجية تتكون في الغالب من أمونيا وميثان وماء، تليها طبقة من الهيدروجين السائل تحت ضغط عالي، وبعدها منطقة من الهيدروجين اللزج والهيليوم، ومع الاقتراب من سطح الكوكب يتحول الهيدروجين والهيليوم إلى الحالة الغازية ويختلط بالغلاف الجوي للكوكب.

التركيب الداخلي:

يبدو أن لزحل نواة لها كتلة تساوي بين ١٠ لـ ٢٠ مرة كتلة الأرض.

مدار ودوران كوكب زحل:

متوسط المسافة من الشمس:

٨٨٥٩٠٤٧٠٠ ميل (١٤٢٦٧٢٥٤٠٠ كيلومترًا) بالمقارنة ٩,٣٧٠٧ مرة ضعف مسافة الأرض من الشمس

أقرب نقطة للشمس:

٨٣٨٥١٩٠٠٠ ميل (١٣٤٩٤٦٧٠٠٠ كيلومترًا) بالمقارنة ٩,١٧٧ مرة ضعف أقرب مسافة للأرض من الشمس.

أبعد نقطة عن الشمس:

٩٣٤٥٣٠٠٠٠ ميل (١٥٠٣٩٨٣٠٠٠ كيلومترًا) بالمقارنة ٩,٨٨٦ مرة ضعف أبعد مسافة للأرض عن الشمس.

أقمار كوكب زحل:

زُحل له ٦٢ قمرًا على الأقل.

ولمَّا كان أسم الكوكب مُشتقَا من اسم رب الجبابرة في الأساطير اليونانية، فإن أسماء الأقمار هي الأخرى مشتقة من اسماء جبابرة يونانيين أو ذريتهم أو جبابرة من أساطير شعوب الغال والأنويت وشمال أوروبا.

أكبر قمر لكوكب زُحل يُسمي «تيتان» وهو أكبر قليلًا من كوكب عطارد، وهو ثاني أكبر الأقمار في المجموعة الشمسية بعد قمر كوكب المُشتري «جانيميد» (قمر الأرض هو خامس أكبر قمر في المجموعة الشمسية).

يمتلك القمر «تيتان» غلافًا جويًا سميكًا مُعبأ بغاز النيتروجين، وهو ما قد يكون مماثلًا للغلاف الجوي للأرض قبل ظهور الحياة بوقت طويل.

ولكن بينما يمتد الغلاف الجوي للأرض حوالي ٣٧ ميلًا فقط في الفضاء (٦٠ كيلومترًا) فإن الغلاف الجوي للقمر «تيتان» يمتد حوالي عشرة أضعاف هذه المسافة في الفضاء.

ويحتوي الغلاف الجوي للقمر على مواد هيدروكربونية مثل المكونات الأساسية للوقود الأحفوري علي كوكب الأرض حتى أن أمطارًا من الميثان تسقط من السماء وتسيل خلال القشرة الثلجية للقمر، وقد كشفت دراسة عن وجود بروبلين في الغلاف الجوي للقمر، وهي نفس المادة المُستعملة في تصنيع البلاستيك على الأرض.

وقد أوضحت ملاحظات توفرت في عام ٢٠١٦ أن القمر «تيتان» به أخاديد عميقة غير متوقعة ممتلئة بهيدروكربونات سائلة.

بعض أقمار زُحل لها أحيانًا خصائص غريبة، على سبيل المثال قمري «بان» و «أطلس» يبدوان وكأنهما صحنان طائران، بينما «لبتوس» أحد جانبيه ساطع كالثلج والجانب الآخر غامق كالفحم، في حين أن قمر «إنسيلادوس» تظهر دلائل على أن به «براكين ثلجية» و مُحيط سائل تحت سطحه الجليدي تندفع مياهه المخلوطة ببعض المواد الأخرى للفضاء من ال١٠١ منبعًا التي تم رصدها في القطب الجنوبي للقمر.

كما تُعرف بعض أقمار زحل بالأقمار الراعية، كالأقمار «برومثيوس» و «باندورا»، وهي تُعرف بهذا الاسم لأنها تتفاعل مع المواد في الحلقات حول كوكب زُحل وتساعد على أن تبقي هذه الحلقات في مداراتها.

وعلى الرغم من أن العلماء تمكنوا من تحديد معظم أقمار زحل إلا أن أقمارًا صغيرة تُدمر باستمرار في هذا النظام الفوضوي وأقمارًا أخرى تُولّد.

حلقات كوكب زُحل:

العالم الإيطالي جاليليو جاليلي هو أول من تمكَّن مِن رؤية حلقات كوكب زُحل عام 1610 بعد ما بدأ توجيه تليسكوبه للسماء ودراسة الأجرام الفلكية، ولكن لأن تليسكوبه لم يكن قويًا بما فيه الكفاية، فإنه ربما رأي ما يشبه أذرعًا أو مقابضًا، أما أول من افترض أن لكوكب زُحل حلقة رفيعة مسطحة فكان الفلكي الهولندي كريستيان هاغنز والذي استخدم تليسكوبا أكثر قوة من تليسكوب جاليليو.

وباستخدام تلسكوبات أكثر قوة استطاع الفلكيون أن يميزوا بضع حلقات منفصلة تتكون كلٌ منها من بلايين الأجسام الصخرية والجليدية الصغيرة والذي يتراوح حجمها من حبة سكر إليّ ما يساوي حجم بيت.

وأكبر هذه الحلقات تمتد في الفضاء ما يوازي ٧٠٠٠ مرة قطر الكوكب.

ويُعتقد أن هذه الحلقات تكونت من بقايا المذنبات والكويكبات والأقمار المُحطمة (قدمت دراسة في ٢٠١٦ فرضية أن هذه الحلقات هي بقايا كواكب قزمة)، وعلى الرغم أنها تمتد لآلاف الأميال من الكوكب، فإن سمك الحلقات الرئيسيّة لا يتعدى الثلاثين قدما في العادة، ولكن المركبة الفضائية «كاسيني هاغنز» كشفت عن تكوينات في بعض الحلقات عبارة عن تراكم جسيمات بشكل عمودي فيما يشبه سلسلة جبال تمتد لما يزيد عن ميلين (٣ كيلومتر).

وتُسمي الحلقات بترتيب الأبجدية تبعًا لترتيب اكتشافهم، وهم في العادة قريبين من بعضهم البعض فيما عدا استثناء وحيد بسبب ما يُسمي بفجوة «كاسيني» وهي فجوة تمتد حوالي ٢٩٢٠ ميلًا (٤٧٠٠ كيلومترًا) بين الحلقات.

أسماء الحلقات الرئيسية (من الأكثر قربًا للكوكب إلى الأبعد) هي «سي» ثم «بي» ثم «أيه» وتفصل فجوة «كاسيني» بين الحلقتين «بي» و «ايه».

وأكثر الحلقات قربًا للكوكب هي حلقة رقيقة جدًا تمت تسميتها «دي» في حين أن أبعد الحلقات عن الكوكب التي تم اكتشافها حتى الان من الممكن أن تحتوي بليون كوكب في حجم الأرض داخل مدارها وقد تم اكتشاف هذه الحلقة في عام ٢٠٠٩.

ومن الظواهر التي تم رصدها في حلقات كوكب زُحل تَكون أشكال غريبة تبدو وكأنها أشباح ومن ثم اختفائها في غضون بضع ساعات، ويرجح العلماء أن تفسير هذه الظاهرة إما أن يكون صحائف مكونة من غبار جسيمات مشحونة كهربائيًا ناتجة عن اصطدام شهب صغيرة بالحلقات، أو أن يكون شعاع من الإلكترونات من البرق الصادر من الكوكب.

والحلقة “اف” أيضًا لها شكل غريب يشبه الجديلة، وذلك لأنها مكونة من حلقات عديدة ضيقة وكذلك بها تموجات وملفات ومنعطفات وتجمعات ساطعة مما يُوهم الناظر انها مكونة من جدائل متداخلة.

وبشكل عام فإن كل التغيرات في الموجودة في حلقات كوكب زُحل – وكذا حلقات كوكب المشتري – سببها اصطدام الشهب والمذنبات.

وفِي أواخر مهمة مركبة الفضاء «كاسيني» تم تعديل مسارها بحيث تكون أقرب لحلقات الكوكب من أي مركبة فضاء سابقة.

وبينما يعكف العلماء على دراسة وتحليل البيانات حتى أواخر عام ٢٠١٧ إلا أن المركبة استطاعت فعلا أن تُلقي نظرة فاحصة على تراكيب هيكلية من جسيمات تُسمي «الماصة» وأحد معالم الكوكب التي تُسمي «المراوح الدافعة» والتي يمكن أن تُسفر عن مزيد من المعلومات حول تشكيل الحلقات.

تأثير جاذبية كوكب زحل على النظام الشمسي

كثاني أكبر الكواكب كتلةً بعد كوكب المشتري، ساهمت جاذبية كوكب زُحل في تحديد مصير النظام الشمسي، فعلي سبيل المثال ربما يكون قد ساعد في دفع كوكبي أورانوس ونبتون بقوة باتجاه خارج المجموعة الشمسية، ومن ناحية أخري قد يكون قد ساهم مع كوكب المشتري في إلقاء وابلًا من الحطام ناحية الكواكب الداخلية في المجموعة الشمسية في بداية تكوين النظام الشمسي.

مازال العلماء يعكفون على دراسة كيفية تكوين الكواكب الغازية العملاقة بشكل عام، أحيانا يقومون باجراء نماذج محاكاة رياضية للمراحل الأولية في عملية تكوين المجموعة الشمسية لكي يفهموا الدور الذي لعبه المشتري وزُحل والكواكب الأخرى في ترتيب النظام الشمسي.

وتشير دراسة عام ٢٠١٧ أنه يُحتمل أن يكون زُحل مسؤولا أكثر من المُشتري عن توجيه الكويكبات الخطرة بعيدًا عن كوكب الأرض.

البحث والاستكشاف

مركبة «بيونير 11» «Pioneer 11» هي أول مركبة فضائية تصل إلى كوكب زُحل في عام ١٩٧٩ حيث طارت المركبة علي بعد ١٣,٧٠٠ ميلًا (٢٢,٠٠٠ كيلومترًا) من الكوكب، واكتشفت اثنتين من حلقاته الخارجية، كما بينت وجود مجالٍ مغناطيسيٍ للكوكب.

أما مركبة «فوياجر»«Voyager» فقد أوضحت أن حلقات كوكب زحل مكونَّة مما يشبه الجدائل كما ارسلت بيانات للأرض التي أدت لاكتشاف (أو بالأحرى تأكيد) وجود تسعة أقمار.

مركبة الفضاء «Cassini» هي مركبة مدارية بُنيت بغرض الدوران حول كوكب زُحل لدراسته، وهى أكبر مركبة فضائية تم تصنيعها على الإطلاق فطولها يساوي تقريبًا طابقين و تزن ستة أطنان (٥,٦٥٠ كيلو جرام) (وحدة قياس الطن الأمريكي تختلف قليلًا عن وحدة قياس الطن المتري، فطن أمريكي واحد يساوي ٩٠٧ كيلوجرام بينما الطن المتري يساوي ١٠٠٠ كيلو جرام) وهو ما يوازي تقريبًا كتلة حافلة نقل طلاب ذات 30 مقعد فارغة.

وقد اكتشفت المركبة ما يشبه أعمدة من الثلج ترتفع من أحد أقمار زُحل الجليدية المُسمى «Enceladus»، كما حملت المَركبة المِسبار «Huygens» والذي اندفع خلال الغلاف الجوي للقمر «Titan» وهبط بنجاح علي سطحه، خلال عِقدٍ كامل من الدراسة والملاحظة بعثت المركبة «كاسيني» كمية هائلة من البيانات عن الكوكب وأقماره.

كما أنها استطاعت إعادة التقاط الصورة الشهيرة المُسماة «البقعة الزرقاء الباهتة» والتي تُظِهر كوكب الأرض في الخلفية وراء كوكب زُحل والتي التُقِطت لأول مرة في عام ٢٠١٣، وقد اكتملت مُهمة المَركبة في سبتمبر ٢٠١٧ عندما قارب وقود «كاسيني» علي النفاد فتم توجيهها عَمدًا لكى ترتطم بكوكب زُحل لتفادي نسبة المخاطرة الضئيلة في تلويث أحد أقمار زُحل (التي يُعتقد أنها يمكن أن تكون مأهولة بالحياة يومًا) بمواد من الأرض.

ورغم أنه لا توجد مُهمات استكشافية أُخري مُخطَّط لها بشكل مُؤكد إلا أن هناك أفكار لإرسال مركبات فضائية في اتجاه كوكب زحل بشكلٍ عام، وهذا يتضمن مُهمات لاستطلاع الأقمار الجليدية «Enceladus» و«Titan»، ولَم يتم بعد الاتفاق علي الطريقة التي سيتم بها استطلاع الأقمار فبعض العلماء يقترحون ما يشبه الغواصات بينما آخرون يقترحون متجولات اوتوماتيكية مُعَدَّلة.

  • ترجمة: أمين رشدي.
  • تدقيق: إبراهيم صيام.
  • تحرير: عيسى هزيم.
  • المصدر

اقرأ: حقائق عن كوكب نبتون

اقرأ أيضًا: كوكب غير بعيد خارج المجموعة الشمسية من المحتمل أن يكون قابلًا للسكن