بعد أكثر من ثلاثين عامًا على أن أصبحت Voyager 2 المركبة الفضائية الوحيدة التي مرت بالقرب من نبتون، كشف تلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لوكالة ناسا أن هذه الكوكب الجليدي البعيد قد شهد واحدة من أكثر الأحداث دراماتيكية في تاريخ النظام الشمسي. تشير دراسة نُشرت في العدد الجديد من مجلة Science Advances إلى أن معظم مجموعة الأقمار الأصلية لنبتون قد دُمّرت قبل مليارات السنين، وأن الأقمار الداخلية الحالية للكوكب وحلقاته تشكلت من الحطام الناتج عن ذلك. توفر هذه الاكتشافات أقوى دليل كيميائي حتى الآن لدعم فرضية كانت محل جدل لفترة طويلة.
استخدم فريق البحث جهاز الطيف بالأشعة تحت الحمراء القريب (NIRSpec) الخاص بتلسكوب ويب لرصد حلقات نبتون وثلاثة من أقمارها الداخلية الأقرب: لاريسا، غالاتيا وبروتيوس. باستثناء بروتيوس، اكتشف التلسكوب على سطح الأقمار الثلاثة معادن غنية بالمغنيسيوم تُعرف بالسيليكات الصفائحية (phyllosilicates)، وهي نوع من المعادن الطينية المائية التي تتشكل عادة بعد تفاعل طويل الأمد بين المياه السائلة والصخور. ومع ذلك، لم تظهر جميع الأقمار والحلقات التي تم رصدها أي مكونات تهيمن عليها الثلوج المائية.
تعتبر هذه الأقمار الثلاثة صغيرة جدًا بحيث لا يمكنها توليد حرارة داخلية كافية للحفاظ على المياه السائلة لفترة طويلة. لذلك، استنتج الباحثون أن هذه المواد من المحتمل أن تكون ناتجة عن جسم جليدي ضخم في أعماق تاريخ نبتون المبكر.
دعم فرضية التقاط تريتون بالأدلة الكيميائية
يتماشى هذا الاستنتاج مع فرضية طويلة الأمد تتعلق بأكبر أقمار نبتون، تريتون. على عكس الأقمار الرئيسية التي تدور حول المشتري وزحل وأورانوس، يدور تريتون في مدار عكسي حول نبتون، مما يعني أن اتجاه حركته يتعارض مع دوران الكوكب. لذلك، يعتقد العلماء منذ فترة طويلة أن تريتون لم يتشكل مع نبتون، بل تم التقاطه بعد تشكيل حزام كويبر. يعتقد الباحثون أن عملية التقاط تريتون قد غيرت تمامًا النظام القمري الأصلي لنبتون. مع تطور مدار تريتون، قد تؤدي جاذبيته إلى عدم استقرار النظام القمري الأولي لنبتون، مما يؤدي إلى سلسلة من الاصطدامات التي دمرت معظم النظام الأصلي، مما أدى إلى تشكيل حزام من الحطام.
بعد فترة طويلة من التطور، أعيد تجميع هذه الحطام لتصبح الأقمار الداخلية الصغيرة والحلقات الخافتة التي تدور حول نبتون اليوم. توفر المعادن التي اكتشفها ويب دليلًا جديدًا يدعم هذا السيناريو. نظرًا لأن المعادن الطينية المائية تتشكل في بيئات داخل الأجسام الكبيرة، يعتقد الباحثون أن الحطام القديم قد احتفظ ببعض المواد بعد الاصطدام، والتي اندمجت في الأقمار والحلقات التي نراها اليوم.
أما بالنسبة لبروتيوس، على الرغم من احتوائه على مواد مائية مشابهة لتلك الموجودة في لاريسا وغالاتيا، إلا أنه يفتقر إلى السيليكات الصفائحية. يعتقد الباحثون أن بروتيوس قد يكون ناتجًا عن منطقة أخرى في حزام الحطام، أو أنه تعرض لعملية تجفيف حرارية قوية أثناء تشكيله. إذا كانت هذه التفسير صحيحة، فإن ويب قد منح العلماء فرصة نادرة لدراسة المواد الداخلية لجسم لم يعد موجودًا. وهذا يعني أيضًا أن التاريخ الجيولوجي للنظام الداخلي لنبتون أكثر تعقيدًا مما كان يُفهم سابقًا.
ويب يوسع آفاق رصد النظام الشمسي
تظهر هذه الاكتشافات أيضًا التوسع المستمر في نطاق العلوم التي يغطيها تلسكوب جيمس ويب الفضائي. على الرغم من أن هذه المنشأة الرصدية معروفة بشكل أكبر بدراستها لأقدم المجرات واكتشاف الغلاف الجوي للكواكب الخارجية البعيدة، فإن أدواتها بالأشعة تحت الحمراء تقدم أيضًا صورة غير مسبوقة للنظام الشمسي نفسه. من خلال تحديد الخصائص الكيميائية المحفوظة على الأقمار البعيدة وحلقات الكواكب، يساعد هذا التلسكوب العلماء في إعادة تشكيل الأحداث التي وقعت قبل مليارات السنين. على الرغم من أن التقاط تريتون لا يزال هو الفرضية السائدة لتفسير النظام القمري الفريد لنبتون، فقد نظر الباحثون أيضًا في احتمال آخر – وهو أن جسمًا بحجم بلوتو قد تمزق بفعل جاذبية الكوكب أثناء مروره بالقرب من نبتون، مما أدى إلى تكوين حطام مشابه.
ومع ذلك، بناءً على الأدلة الحالية، لا يزال التقاط تريتون هو التفسير الأكثر إقناعًا.
لا يزال نبتون واحدًا من الكواكب الأقل استكشافًا في النظام الشمسي. منذ أن أكملت Voyager 2 رحلتها التاريخية في عام 1989، اعتمد علماء الفلك تقريبًا على تلسكوبات أكثر قوة لدراسة هذا الكوكب البعيد. مع كشف ويب تدريجيًا عن تفاصيل كانت صعبة المنال في الماضي، يواصل الباحثون اكتشاف أدلة جديدة تشير إلى أن المظهر الهادئ لنبتون يخفي ماضيًا نشطًا للغاية. تشير أحدث النتائج المراقبة إلى أن الأقمار والحلقات الحالية للكوكب ليست مجرد بقايا من فترة مبكرة، بل هي نتاج حدث قديم أعاد تشكيل النظام بأكمله.
من خلال تتبع الخصائص الكيميائية المحفوظة في عدد قليل من الأقمار الصغيرة، يعمل العلماء على إعادة تجميع فصل من تاريخ النظام الشمسي الذي ظل هادئًا لعدة مليارات من السنين.