قد يكون من المعروف أن الأرض كروية، لكن العلماء يقولون الآن أن هذا ربما لم يكن هو الحال دائمًا.
في الواقع، بدلاً من أن تكون كروية مثل مالتيزر، يعتقد العلماء أن الأرض كانت مسطحة “مثل سمارتي” في وقت مبكر جدًا من حياتها.
افترض العلماء سابقًا أن “الكواكب الأولية” – وهي كواكب صغيرة جدًا تشكلت مؤخرًا حول النجوم – ستكون كروية.
ولاختبار هذا الافتراض، قام باحثون من جامعة سنترال لانكشاير بمحاكاة كيفية تشكل الكواكب من أقراص الغاز المحيطة بالنجوم.
وكشف هذا أن الكواكب المتكونة حديثًا، بدلًا من أن تكون مستديرة، يتم سحقها بشكل مسطح.
يعتقد الباحثون الآن أن الكواكب قد لا تكون كروية عندما تتشكل لأول مرة، ولكنها في الواقع ستكون أشكالًا مسطحة تسمى “الكواكب الشبه الكروية المفلطحة”. تُظهر هذه المحاكاة كوكبًا أوليًا يتم رؤيته من الأعلى (يسارًا) ومن الجانب (يمينًا)
والأرض في حد ذاتها ليست كروية تمامًا، إذ إنها تُسحق عند القطبين بنسبة 0.3% تقريبًا. لكن الباحثين يقولون إن الكواكب الأولية يمكن سحقها بنسبة 90% تقريبًا
هذه هي المرة الأولى التي ينظر فيها العلماء إلى الشكل ثلاثي الأبعاد للكواكب حديثة الولادة في محاكاتهم.
يقول الدكتور ديميتريس ستاماتيلوس، المؤلف المشارك في الورقة البحثية: “لقد فوجئنا للغاية عندما تبين أنها كائنات كروية مفلطحة، تشبه إلى حد كبير سمارتيز!”
“لقد كنا ندرس تكوين الكواكب لفترة طويلة ولكن لم نفكر من قبل في التحقق من شكل الكواكب أثناء تشكلها في عمليات المحاكاة.
لقد افترضنا دائمًا أنها كانت كروية.
معظم الكواكب التي يمكننا مراقبتها هي عبارة عن مجالات، أو على الأقل قريبة جدًا من كونها مجالات.
فالأرض مسطحة عند قطبيها بنحو 0.3 في المائة، والمشتري بنحو 6 في المائة، وزحل بنسبة هائلة تبلغ 10 في المائة.
لكن العلماء يعتقدون الآن أن الكواكب الأولية مسطحة بنسبة 90% تقريبًا.
يُعتقد أن مرحلة الكوكب الأولي تستمر ما بين أول 1-5 مليون سنة من وجود الكوكب.
وبالنظر إلى أن عمر الأرض يبلغ حوالي 4.5 مليار سنة، فمن الممكن أن تكون على شكل سمارتي في جزء صغير جدًا من تاريخها المبكر.
كان العلماء قد افترضوا سابقًا أن الكواكب الصغيرة ستكون كروية، وبدلاً من ذلك فوجئوا عندما اكتشفوا أنها كروية مفلطحة مثل الكواكب الذكية (في الصورة) (صورة مخزنة)
وقام الباحثون بمحاكاة كيفية تشكل الكواكب وفقا لنظرية عدم استقرار القرص. توضح هذه المحاكاة كيف ينهار قرص الغاز المحيط بنجم شاب فجأة إلى الكواكب
توجد حاليًا نظريتان رائدتان حول كيفية تشكل الكواكب الأولية.
الأولى، كما أوضح الباحث الرئيسي الدكتور آدم فينتون، تسمى نظرية “التراكم الأساسي”.
تدعي هذه النظرية أن الكواكب تتشكل من خلال “النمو التدريجي لجزيئات الغبار التي تلتصق ببعضها البعض لتشكل أجسامًا أكبر وأكبر بشكل تدريجي على فترات زمنية طويلة”.
النظرية الثانية هي نظرية عدم استقرار القرص والتي تدعي أن الكواكب تتشكل في وقت قصير نسبيًا عندما ينكسر قرص الغاز الدوار حول نجم شاب بسرعة.
يقول الدكتور فينتون: “هذه النظرية جذابة نظرًا لحقيقة أن الكواكب الكبيرة يمكن أن تتشكل بسرعة كبيرة على مسافات كبيرة من نجمها المضيف، مما يفسر بعض ملاحظات الكواكب الخارجية”.
وبعد تنبؤات هذه النظرية، قام الباحثون بمحاكاة تشكل كواكب غازية حول نجم شاب.
يقول الدكتور فينتون إن العملية الحسابية كانت صعبة للغاية، حيث تطلبت نصف مليون ساعة من ساعات وحدة المعالجة المركزية في منشأة DiRAC للحوسبة عالية الأداء في المملكة المتحدة.
ومع ذلك، بمجرد اكتمال المحاكاة، فوجئ الباحثون عندما اكتشفوا أن الكواكب الأولية ليست كروية على الإطلاق.
يقترح الباحثون في ورقتهم المنشورة في مجلة Astronomy & Astrophysics Letters أن الكواكب تصبح مسطحة لأنها تتشكل داخل قرص دوار.
تمامًا مثل الطاهي الذي يدور كرة من عجينة البيتزا، فإن قوة دورانها تمتد وتسطح الكوكب الصغير.
ويعتقد الباحثون أن الكواكب تصبح كروية فقط في وقت لاحق، حيث يهبط الغاز والمواد الأخرى على القطبين الشمالي والجنوبي بسرعة أكبر من خط الاستواء.
هذه النتائج يمكن أن تحسم مسألة كيفية تشكل الكواكب. إذا لم يعثر الباحثون على كواكب أولية كروية مثل تلك التي تظهر في انطباع هذا الفنان، فسيكون هذا دليلًا جيدًا على أنها تتشكل من خلال عدم استقرار القرص
قد تساعد هذه التنبؤات يومًا ما في حل مسألة كيفية تشكل الكواكب.
لا تزال عمليات رصد الكواكب الأولية نادرة جدًا ولم تصبح ممكنة إلا في السنوات القليلة الماضية.
ومع ذلك، يتوقع الباحثون أن تسطيح الكواكب الأولية يمكن ملاحظته من خلال التلسكوبات.
وكتبوا: “نتوقع أن يؤدي هذا إلى تعديل قوي في الخصائص المرصودة للكواكب الأولية مع زاوية الرؤية التي يجب أن تؤخذ في الاعتبار عند تفسير الملاحظات”.
لكن وفقًا لنظرية التراكم الأساسي، ستظل الكواكب الأولية كروية.
وهذا يعني أنه إذا تمكن الباحثون من مراقبة الكواكب الأولية المسطحة، فسيكون هذا دليلاً جيدًا على نظرية عدم استقرار القرص غير المفضلة حاليًا.
ويتابع الباحثون حاليًا تحسين النموذج الحسابي لمقارنة النتائج مع الملاحظات المستقبلية من تلسكوب جيمس ويب الفضائي.