كوكب نبتون: أسرار العملاق الأزرق المنسي في أعماق المجموعة الشمسية!

قبل منتصف القرن التاسع عشر كان يعتقد آنذاك أن أورانوس هو آخر كواكب المجموعة الشمسية. لكن الفلكي الفرنسي أوربان لوفيرييه لاحظ انحرافات طفيفة في مدار أورانوس لا يمكن تفسيرها بجاذبية الكواكب المعروفة. فقام وبالتعاون مع عالم الرياضيات الألماني يوهان غالي باحتساب موقع كوكب جديد يصل تأثيره على أورانوس.

وفي 23 سبتمبر 1846م رصد الفلكي الألماني كارل غوتهان أينكر أول موقع عملي لنبتون في مرصد برلين. فكان بذلك مزيج الحسابات النظرية والرصد الفلكي هو ما جعل من نبتون أول كوكب مكتشف بواسطة الرياضيا مشكلاً نقطة تحول في تاريخ الفلك.

اللون الحقيقي لكوكب نبتون

في الحقيقة لطالما ارتبط لون كوكب نبتون في أذهان المهتمين بالفلك باللون الأزرق اللامع، وهو ما تظهره معظم الصور المنشورة له في الكتب والمواقع الفلكية. غير أن دراسة علمية حديثة نُشرت في يناير 2024م أظهرت أن هذا التصور ليس دقيقاً تماماً. فقد توصل فريق من الباحثين بالاعتماد على بيانات متعددة المصادر (كصور مركبة فوياجر 2، وتلسكوب هابل الفضائي، ومرصد جميني الأرضي..)، إلى أن اللون الحقيقي لنبتون هو أزرق مائل إلى الأخضر وليس أزرقاً ياقوتياً نقيّاً كما اعتقدنا سابقاً.

والسبب الرئيسي في هذا الانطباع الخاطئ الذي أصبح لدى الجميع يعود إلى طرق المعالجة البصرية للصور الفلكية. فغالبية الصور التي نُشرت منذ مهمة فوياجر 2 في الثمانينيات كانت قد خضعت لتعديلات لونية لأغراض علمية. حيث تم تعزيز اللون الأزرق لإبراز تفاصيل معينة في الغلاف الجوي كالعواصف والبقع الداكنة مما أعطى نبتون مظهراً غير دقيق بصرياً.

صورة توضح الفرق بين لون كل من نبتون وأورانوس بين ما التقطته المركبة فوياجر2 والدراسة الحديثة

وعندما تم فحص البيانات الخام وتعديل الصور لتتناسب مع ما يمكن أن تراه العين البشرية فعلياً في الفضاء، تبيّن أن الضوء المنعكس من نبتون يحمل مزيجاً من اللونين الأزرق والأخضر. بدرجة أقرب إلى لون كوكب أورانوس من حيث الشبه، وهذا يعكس تشابهاً في التركيب الكيميائي للغلاف الجوي لكلا الكوكبين، وخاصة نسبة وجود غاز الميثان الذي يمتص الأطوال الموجية الحمراء ويشتّت الضوء الأزرق والأخضر.

خصائصه المدارية

كنا قد ذكرنا آنفاً أن كوكب نبتون يدور حول الشمس على مسافة تُقدّر بنحو 4.5 مليار كيلومتر أي ما يعادل 30 وحدة فلكية. وبسبب هذه المسافة الشاسعة يحتاج نبتون إلى ما يقارب 165 سنة أرضية لإتمام دورة كاملة حول الشمس، في حين يبلغ طول يومه الفلكي حوالي 16 ساعة و6 دقائق فقط نتيجة سرعته الدورانية العالية.

صورة ملتقطة بواسطة تلسكوب جيمس ويب

ويميل محور دورانه بزاوية تبلغ 28.3 درجة، وهو ميل قريب من ميل الأرض يؤدي إلى تعاقب الفصول على سطحه، لكنها تكون شديدة التطرف وتمتد كل منها لعشرات السنين. ونظراً لبعده الكبير عن الشمس فإن كمية الطاقة الشمسية التي تصل إليه لا تتجاوز 1% مما تستقبله الأرض. وهذا يجعل ضوء الشمس باهتاً جداً على سطحه ويُضفي عليه طابعاً بارداً ومظلماً يميّزه عن بقية الكواكب.

سبب لونه الأزرق

يشتهر الكوكب بلونه الأزرق العميق الناتج عن امتصاص الميثان للضوء الأحمر، والذي يعطيه مظهراً غامضاً وفريداً يجعله مميزاً عن بقية كواكب المجموعة الشمسية. إذ يمتص الميثان أطوال موجية حمراء ويعكس الضوء الأزرق والأخضر. وكوكب أورانوس يملك تركيزاً مماثلاً من الميثان ولكنه ظهر في الصور أفتح لوناً مما سبب حيرة وجعل العلماء يضعون بعض الفرضيات.. ولكن هذه الحيرة تلاشت عام 2024م، وهذا كنا قد وضحناه في فقرة سابقة حيث أن اللون الحقيقي لنبتون هو الأزرق المخضر وهو لون منطقي خاصة أنه قريب من لون أورانوس.

البنية الداخلية: من الغلاف الغازي إلى النواة الصخرية

يتكون نبتون من ثلاث طبقات رئيسية يمكن أن نرتبها من الخارج إلى الداخل كالتالي:

1. الغلاف الغازي الخارجي

هنا نسبة الهيدروجين تتجاوز 80%، والهيليوم حوالي 19%، مع وجود أثر من الميثان والبخار المائي. والسحب العلوية تتشكل من بلورات الميثان الجليدي ضباب غني بالكربون.

2. الطبقة الوسطى (المحيط الجليدي المضغوط)

تتكون هذه الطبقة من الماء والأمونيا والميثان في حالة سائلة شديدة الضغط معروفة علمياً باسم "المحيط الجليدي". ومحتوى هذه الطبقة ليس جليد صلب كما يوحي الاسم، إنما هو عبارة عن سوائل كثيفة وساخنة بفعل الضغط الهائل الناتج عن الطبقات العليا. وتمتد هذه الطبقة لآلاف الكيلومترات نحو الداخل، وتفصل بين الغلاف الغازي العلوي والنواة الصخرية للكوكب.

تشير النماذج العلمية إلى أن هذا المحيط الجليدي قد يحتوي على ما يعرف بالجليد الفائق التأين (superionic ice). وهو شكل غريب من الجليد تكون فيه الأيونات الهيدروجينية حرة الحركة داخل شبكة من الأوكسجين الصلب، ما يمنحه القدرة على توصيل الكهرباء. ويعتقد العلماء أن هذه الطبقة تلعب دوراً رئيسياً في توليد المجال المغناطيسي غير المنتظم لنبتون، والذي يميل بزاوية كبيرة عن محور دورانه ولا يتركز في مركز الكوكب.

كما تساهم هذه الطبقة في الحفاظ على الحرارة الداخلية العالية للكوكب، والتي تعتبر أكبر مما يتوقع نظراً لبعد نبتون الكبير عن الشمس. والمرجح أنها قد تكون ناتجة عن تقلص الكوكب البطيء أو تحلّل مواد مشعّة في نواته

3. النواة الصخرية والفلزية

يبلغ قطرها نحو 3,000 كيلومتر وتحتوي على صخور ومعادن (سيليكات، أكاسيد) وكميات كبيرة نوعاً ما من الحديد.

نستطيع القول أن هذه النواة مشابِهة من حيث التركيب لنواة كوكب الأرض؛ ولكنها محاطة بطبقات ضغط وحرارة تفوق بمراحل ما نعرفه على سطح الأرض.

هذه النواة هي المصدر الأساسي لحرارة نبتون الداخلية؛ حيث تطلق كمية حرارة داخلية تقدّر بضعف الحرارة التي يستقبلها الكوكب من الشمس.

يرجَّح أن مصدر هذه الحرارة يعود إلى التقلّص البطيء للكوكب (contraction) منذ تشكّله إضافة إلى تحلل العناصر المشعة داخل النواة. وهذه الطاقة الحرارية المتدفقة نحو الخارج تُغذي الغلاف الجوي وتعطي تفسيراً للرياح العنيفة والعواصف الهائلة التي يشتهر بها نبتون وأشهرها البقعة الداكنة الكبرى التي رصدتها بعثة مركبة فوياجر2.

وفي السياق نفسه تشير بعض النماذج إلى أن هذه الحرارة الداخلية قد تلعب دوراً في إبقاء المحيط الجليدي المحيط بالنواة في حالة سائلة نسبياً وبالتالي يتم تعزيز التوصيل الحراري ويساهم ذلك في توليد المجال المغناطيسي غير المنتظم للكوكب.

الغلاف الجوي والعواصف الشرسة

يُعتبر غلاف نبتون الجوي من أكثر أجواء الكواكب تطرفاً:

فسرعة الرياح تتجاوز 2,100 كيلومتر في الساعة وهي أسرع رياح مكتشفة في المجموعة الشمسية.

أما العواصف الداكنة وأولها البقعة المظلمة الكبرى التي رصدتها مركبة فوياجر2 عام 1989م. فقد اختفت بعد مدة قصيرة ثم رصدها تلسكوب هابل كبقع جديدة لاحقاً.

على اليسار في المنتصف تظهر البقعة المظلمة الكبرى

وبالنسبة للحرارة الداخلية فكما وضحنا في الفقرة السابقة؛ تنبعث حرارة من لبّه أكثر مما يستقبله من الشمس متسببة بعواصف مدارية هائلة مع تقلبات سريعة.

فوياجر 2: الزيارة الفضائية الوحيدة

في 25 أغسطس 1989م اجتازت فوياجر 2 حافة نبتون على مسافة تبعد نحو 4,800 كيلومتر من قمّة غيومه. وكانت هذه هي الزيارة الوحيدة لمعداتنا إلى الكوكب، وأبرز ما سجلته هذه الزيارة يتمثل في:

• صور عالية الدقة للبقعة المظلمة الكبرى والعواصف المحيطة بها.
• رصد حلقات نبتون الخمسة: آدمز وليفيريير وغالي وأرايغو ولاسيل، وتم ذلك بالرغم من أنها رقيقة وغير مكتملة.
• تفاصيل قمر تريتون البارزة: مركبة فوياجر2 اكتشفت أدلة على نشاط جيولوجي حديث ورصدت نوافير نيتروجين تنفث من سطحه.

ولم تُرسل أي بعثة مخصصة إلى نبتون منذ فوياجر2 مما يترك نبتون شبه مجهول بالنسبة لنا مقارنة بجيرانه وخاصة كوكب المريخ.

أقمار نبتون: تريتون وأسراره الفريدة

يضم كوكب نبتون 14 قمراً معتمد بشكل رسمي على أنه قمر، علماً أنه يوجد عدة أجرام أخرى لم يتم تصنيفها كأقمار إما لصغرها أو لأسباب متعددة أخرى.

1. القمر تريتون: قمر كوكب نبوتن المثير للجدل

هو أكبر الأقمار الخاصة بالكوكب، وهو عبارة عن جسم التقطه نبتون من حزام كويبر حيث يدور باتجاه معاكس لدوران نبتون (مدار عكسي).

سطحه مغطى بجليد النيتروجين ويحتوي على أخاديد وصخور متجمدة. وينفث نفثات متقطرة من النيتروجين الغازي، وهذا دليل على وجود حرارة داخلية حتى مع كونه بارداً حيث تبلغ درجة الحرارة على سطحه -235°م تقريباً.

2. الأقمار نياريد وديسبينا وبروتيوس

بالإضافة إلى قمر تريتون الشهير يمتلك نبتون عدة أقمار صغيرة تعرف بمداراتها الغير منتظمة وتكوينها الغير امتماثل. ومن أبرز هذه الأقمار: نياريد (Nereid) وديسيبينا (Despina) وبروتيوس (Proteus).

• قمر نياريد اكتشف عام 1949م؛ هو أحد أكبر الأقمار الخارجية لنبتون. ويمتاز بمدار شديد البيضاوية (إهليلجي)؛ إذ يبتعد في أقصى نقطة عن نبتون بمقدار يزيد عن 5.5 مليون كيلومتر، ويقترب في أقرب نقطة حتى الـ 1.3 مليون كيلومتر. هذا المدار الغريب يشير إلى أنه ربما تعرّض لاضطرابات جاذبية شديدة خاصة بعد التقاط قمر تريتون مما أدّى إلى تشويه مداره الأصلي.

• قمر ديان هو أحد الأقمار الداخلية وقد تشكل من بقايا حلقات أو من تجمعات غبارية صغيرة بفعل الجاذبية. يدور على مسافة قريبة جداً من نبتون، ويُقدر قطره بنحو 150 كيلومتراً فقط. ويمتلك هذا القمر تاريخ طويل من الاصطدامات النيزكية فسطحه مليء بالحفر التي ما هي إلا آثار تلك النيازك.

• قمر بروتيوس هو ثاني أكبر قمر بعد تريتون. يبلغ قطره حوالي 420 كم ويمتلك شكلاً غير كروي ويميل إلى كونه بيضاوياً، وأيضاً لديه سطح مملوء بالفوّهات الناتجة عن الاصطدامات. تم تصويره لأول مرة بواسطة فوياجر 2 وظهر حينها كجسم مظلم يعكس ضوءاً قليلاً جداً وهذا أعطاه ميزة كأحد الأجسام الأكثر ظلمة في المجموعة الشمسية.

وتشير الدراسات إلى أن هذه الأقمار الصغيرة تشبه الرواسب الفضائية المتبقية من عمليات الالتقاط أو الاصطدامات القديمة، وقد تلعب دوراً في تغذية الحلقات أو التأثير على استقرارها بمرور الوقت.

حلقات نبتون الرقيقة

ليس كوكب زحل من يمتلك حلقات مميزة فقط.. فحلقات نبتون الخمسة مميزة أيضاً؛ وهي عبارة عن جزيئات غبارية وجليدية:

1. حلقة آدمز: وهي الأكثر بروزاً تحمل أقواساً ساطعة تدعى Fragments.
2. حلقة ليفيريير: حلقة داخلية قليلاً تضم مجموعة من الحبيبات الدقيقة.
3. حلقة غالي: هذه الحلقة باهتة جداً ورصدها يعتبر تحدٍ بصري بحد ذاته.
4. حلقتي أرايغو ولاسيل: هما أضعف الحلقات وأقربها للحلقة الداخلية ليفيريير.

تتجدد هذه الحلقات عبر اصطدامات الأقمار الصغيرة، وقد تكون قصيرة العمر ربما بضع ملايين من السنين فقط مقارنة بدوامة حلقات زحل. ولكن العلماء حتى حلقات زحل قد استنتجوا أنها آيلة للزوال لذا فإن زوال حلقات نبتون ليس بالأمر المستبعد.

خاتمة

سيبقى كوكب نبتون منصة لاكتشاف أسرار جديدة عن تكوين العمالقة الجليدية وبصمة الحرارة الداخلية على الجو. فمِن لونه الأزرق الساحر وعواصفه الفتاكة إلى أقماره الرائعة وحلقاته الضعيفة.. يمكن القول أنه أكثر من مجرد كوكب ثامن في المجموعة الشمسية؛ فهو مختبر طبيعي ينتظر زيارتنا مرة أخرى ليتيح لنا التعرف عليه واكتشافه أكثر وبشكل أدق وأفضل.