چگونه زمین را از ناپایداری منظومه شمسی نجات دهیم؟
اخترشناسان از آن بیم دارند که سیارات از مدارات حرکتی خود منحرف شده و در دام یکدیگر بیفتند. در نتیجه منظومه شمسی به یک بازی شباهت پیدا می‌کند که از آن به ساچمه‌پران (Pinball) یاد می‌شود. اکنون این پرسش اساسی مطرح می‌شود که به این نگرانی چگونه باید نگاه کرد؟ اکثر اخترشناسان بر این باورند که در نهایت زمین دیگر برای زندگی مناسب نخواهد بود. مهاجرت از آن به نقاطی دیگر همچون مریخ گزینه‌ای محتمل است. البته برخی حرکت دادن زمین را نیز مطرح کرده‌اند!

 

حتی در عصر حاضر که مملو از ناپایداری‌هاست هنوز هم می‌توان روی چیزهای محدودی که بدون نقص شکل می‌گیرند و به کار خود ادامه می‌دهند حساب کرد.

اقتصاد جهانی دچار فراز و نشیب می‌شود، برخی دولت‌های جدید ظهور می‌کنند و برخی دولت‌ها نیز از هم می‌پاشند با این حال خورشید همچون روز قبل، هر روز طلوع می‌کند و زمین و سایر سیارات منظومه شمسی نیز در مدارات خاص خود به دور آن می‌چرخند و این فرآیندی است که میلیون‌ها سال از آغاز آن می‌گذرد. اما این امکان وجود دارد که روزی شرایط حتی در منظومه شمسی نیز تغییر کند و آن روزی است که سیارات به طرز خودسرانه‌ای از مسیر چرخشی خود خارج شده و در مسیرهای جدیدی قرار گیرند.

این احتمال نگران‌کننده تنها یکی از بیشمار نگرش‌هایی است که به تازگی در دانش بشری خودنمایی می‌کند و می‌توان آن را پایه‌گذار دگرگونی بزرگ در درک ما از منظومه شمسی دانست. اخترشناسان در حال کشف دقیق راز بزرگی هستند که از آن به کتاب تصویری مجموعه سیارات منظومه شمسی و تغییرات حرکتی آنها تعبیر می‌شود.

در حال حاضر مشخص شده است که از زمان شکل‌گیری این مجموعه از 4500 میلیون سال پیش سیارات تغییرات شگرف مکرری داشته‌اند و نکته جالب توجه این است که هنوز هم به جایگاه نهایی خود در منظومه شمسی، جایی که تصور می‌شود هریک از آنها برای همیشه در آن مستقر باشند نرسیده‌اند.

عقیده بر این است که منظومه شمسی هنوز هم می‌تواند با پرش‌های بیشتری همراه باشد که البته عواقب مخربی برای زمین در پی خواهد داشت. دکتر هال لویسون از انستیتو تحقیقات جنوب غرب آمریکا در کلرادو که یکی از صاحب‌نظران شناخته شده در این زمینه است، می‌گوید: من و بسیاری از محققان علوم فضایی از گذشته‌های دور با این عقیده بزرگ شده‌ایم که منظومه شمسی فراز و نشیب چندانی نداشته است اما اکنون بخوبی روشن است سیارات تشکیل‌دهنده منظومه شمسی در نقاطی از عالم بیکران قرار دارند که پیش از این در آنجا نبوده‌اند و از این رو می‌توان به جرات گفت منظومه شمسی قابلیت دوباره و البته شدیدا سازمان یافته شدن را دارد.

براساس شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای منظومه شمسی این احتمال وجود دارد که زمین با یکی از سیارات همسایه خود برخورد کند. البته این برخورد چند میلیارد سال دیگر روی خواهد داد

این نتیجه‌ای شگفت‌انگیز است و همسو با نظریاتی است که از سوی ایزاک نیوتن در قرن هفدهم میلادی مطرح شد. وی در حالی که از سلاحی قدرتمند همچون قانون جاذبه بهره می‌برد شروع به محاسبه حرکت سیارات در منظومه شمسی کرد. با این حال خیلی زود به مشکلات مختلفی برخورد کرد.

محاسبه رفتار جرم فضایی که حول محور مدار خود حرکت می‌کند بسیار پیچیده‌‌تر از تصوراتش بود چون میدان جاذبه آنها همواره در تغییر بوده و هست. نیوتن به این گمان نزدیک شد که بر اساس این رفتار شاید کل منظومه شمسی از ناپایداری برخوردار است.

طی 300 سال بعد از آن دوران چهره‌های برجسته ریاضی در گوشه و کنار جهان تلاش‌های زیادی برای تایید یا رد گمان نیوتن انجام دادند با این حال باید پذیرفت گاهی اوقات دستیابی به دلیل قطعی و روشن برای یک فرآیند دور از دسترس است. اما این تلاش‌ها چندان هم بی نتیجه نبوده‌اند چون پرده از رازی برداشته‌اند که از آن به روی دیگر و البته غیرقابل پیش‌بینی ساعت کاری منظومه شمسی یاد می‌شود. مطالعات نشان می‌دهند حتی ناچیزترین تاثیرات ناشی از این فرآیند می‌تواند به ایجاد تغییراتی عظیم در مدار سیارات منجر شود. این همان متهم اصلی است که تحت عنوان نوسان جاذبه‌ای شناخته شده است.

درکی جدید

در حال حاضر دانش نوین بشری به دستاوردهای ارزشمندی در این زمینه رسیده است و حتی می‌توان به جرأت گفت دلیل روشن و قاطعی برای ناپایداری منظومه شمسی ارائه شده است. نکته جالب توجه این است که این دلیل نه به واسطه معادلات پیچیده ریاضی و نه استفاده از تلسکوپ و کاوشگرهای فضایی به دست آمده است. در این فرآیند از یک سری رایانه‌های قدرتمند استفاده شده است که قابلیت شبیه‌سازی دقیق گذشته، حال و آینده خورشید را دارند.

به نظر می‌رسد شبیه‌سازی نوسانات پیچیده جاذبه‌ای آن هم در بستر طولانی از زمان کار دشواری باشد. حتی می‌توان مدعی شد چنین کاری غیرممکن باشد.

این همه به مکانیزمی بازمی‌گردد که از آن به هرج و مرج در محاسبات یاد می‌شود. بر این اساس حتی کوچک‌ترین انحرافی در آغاز فرآیند شبیه‌سازی می‌تواند به ارائه نتایج کاملا متفاوت و نادرستی در انتهای کار منجر شود.

در اواخر دهه 80 میلادی دکتر جاکس لاسکر که هم اکنون در رصدخانه پاریس مشغول به فعالیت است ازجمله افرادی بود که نخستین تلاش‌های جدی برای آغاز چنین شبیه‌سازی‌هایی را آغاز کرد. وی به طرز حیرت‌انگیزی اعلام کرد حتی خطای 15 متری در تشخیص موقعیت زمین در آغاز این شبیه‌سازی‌ها می‌تواند خط قرمزی باشد به تمامی امیدواری‌ها. از این رو باید گفت حتی با کوچک‌ترین خطایی نمی‌توان موقعیت زمین در 100 میلیون سال آینده را پیش‌بینی کرد و از آنجا که این رقم تنها 2 درصد از سن منظومه شمسی به شمار می‌آید پس چگونه می‌توان نسبت به پیش‌بینی کل رفتار این منظومه در گذشته یا آینده بسیار دورتر آن خوشبین بود؟ برای رسیدن به پاسخی امیدوارکننده راهی نبود جز این‌که از حقه‌ای علمی استفاده شود.

لاسکر می‌گوید: این حقه چیزی جز انجام شمار قابل توجهی از شبیه‌سازی‌ها و طراحی تصویری آماری از چگونه رفتار کردن سیارات نیست. او ادامه می‌دهد: به جای این‌که به دنبال یک راه‌حل باشیم به تمامی احتمالات نگاه می‌کنیم.

برای این منظور به قدرت رایانه‌ای قابل توجه و البته صبر زیادی نیاز است. نخستین بار در سال 1992 بود که شبیه‌سازی منظومه شمسی صورت گرفت. جرالد ساسمن و جک ویدسون از انستیتو فناوری ماساچوست محققانی بودند که دست به چنین کار بزرگی زدند. این فرآیند حدود 6 هفته به طول انجامید و در این مدت از ابررایانه‌ای استفاده شد که قادر بود 100 میلیون محاسبه را در یک ثانیه انجام دهد. البته این تلاش گسترده تنها برای شبیه‌سازی بخش بسیار ناچیزی از عمر طولانی منظومه شمسی بود. اما همین میزان بسیار اندک کافی بود تا سرنخ‌هایی را در اختیار اخترشناسان قرار دهد مبنی بر این‌که سیارات منظومه شمسی در گذشته تغییرات رفتاری قابل توجهی داشته و احتمالا باز هم تکرار خواهند شد.

چگونه زمین را در هرج و مرج آینده منظومه شمسی نجات دهیم؟

بر اساس شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای منظومه شمسی، این احتمال وجود دارد که زمین با یکی از سیارات همسایه خود برخورد کند. البته این برخورد مربوط به عصر حاضر نمی‌شود و حداقل چند میلیارد سال دیگر روی خواهد داد.

اما نکته مهم این است که مهم‌ترین خطری که زمین را تهدید می‌کند نه از جانب سیارات همسایه بلکه از طرف خورشید است. حتی اگر اینقدر خوش شانس باشیم که از کنار تمامی احتمالات مربوط به برخورد با سایر سیارات جا خالی کنیم اما کاری برای تمام شدن تدریجی سوخت عظیم خورشید نمی‌توان کرد.

اخترشناسان برآورد می‌کنند که حدود 5‌/‌6 میلیارد سال دیگر خورشید شروع به سرد شدن و در ادامه منبسط شدن می‌کند و در نهایت به شکل و شمایل یک غول قرمز درمی‌آید.

پس از گذشت حدود یک میلیارد سال از آن دوران ابتدا عطارد، سپس ونوس و در ادامه زمین توسط خورشید بلعیده می‌شود. با این حال جزئیات برخی محاسبات نیز نشان می‌دهند ممکن است عمر زمین کمتر از این بوده و چند میلیارد سال دیگر به پایان برسد.

خورشید در راه خود برای تبدیل شدن به یک غول قرمز بین 10 تا 40 درصد داغ‌تر می‌شود. البته شاید خیلی داغ نباشد اما برای این‌که تاثیرات گلخانه‌ای قابل توجهی بر زمین داشته باشد کافی خواهد بود. اکنون این پرسش مطرح می‌شود که برای درامان ماندن از این سرنوشت چه می‌توان کرد؟ شاید قابل قبول‌ترین راه‌حل این است که زمین را رها کرده و به سیارات دیگری مهاجرت کنیم.

مریخ می‌تواند انتخاب مناسبی باشد هرچند که به زحمت می‌توان یک چهارم از سطح آن را برای ادامه حیات مورد استفاده قرار داد و از این رو کارهای زیادی باید روی آن انجام گیرد. اما گزینه جالب توجه دیگری نیز وجود دارد و آن حرکت دادن زمین به مکانی دوردست از خورشید است. این ایده که از سوی محققانی همچون پروفسور کوریکانزسکی از دانشگاه کالیفرنیا و فرد آدامز از دانشگاه میشیگان ارائه شده است متشکل از استفاده از راکت‌هایی است که دنباله‌دارهای کوچک را که حدود 100 کیلومتر عرض دارند نشانه می‌روند. حرکت کردن این دنباله‌دارها در نزدیکی زمین موجب می‌شود تا بخشی از انرژی مداری آنها به زمین منتقل شده و در نهایت زمین بتدریج از خورشید دورتر شود. تکرار این فرآیند موجب می‌شود تا زمین چند میلیون کیلومتر از خورشید فاصله بیشتری بگیرد.

امپراطوری خورشید

دانشمندان با استفاده از مدلسازی‌های پیچیده رایانه‌ای مشغول کشف این موضوع هستند که مدارات سیاره‌های مختلف در منظومه شمسی با چه تغییرات قابل توجهی همراه هستند. بر اساس آنچه که از نظر علمی ثابت شده است سیارات منظومه شمسی از صفحه عظیمی از گاز، گرد و غبار و خرده اجرامی که حدود 5‌/‌4 میلیارد سال پیش خورشید را احاطه کرده بودند تشکیل شده‌اند. ژتا همین چند سال پیش اخترشناسان بر این باور بودند که سیارات تازه تشکیل شده بر همان مداری حرکت می‌کنند که از ابتدا بر اساس آن در منظومه شمسی رفتار می‌کرده‌اند اما اکنون شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای از وجود سناریوی بسیار پیچیده‌تری خبر می‌دهند. بر این اساس سیاراتی که از مرکز منظومه شمسی به دور هستند مسیر خود را به سوی حلقه عظیمی از اجرام دنباله‌داری تغییر داده‌اند که در نقاط دوردست و حاشیه‌ای این منظومه قرار دارند و خود جرقه اصلی نوسانات رفتاری قابل توجهی در بازه‌های زمانی طولانی را ایجاد کرده‌اند. این سیارات در ادامه به نقاطی رسیده‌اند که اکنون در آن قرار دارند و البته ممکن است میلیاردها سال دیگر باز هم با نوسانات رفتاری قابل توجه همراه شوند.

مهدی کیا
منبع: Focus Magazine