كيف تكونت المجموعة الشمسية؟

البداية: سحابة غاز وغبار

قبل نحو 4.6 مليار سنة لم تكن هناك شمس ولا كواكب، بل كانت في مكانها سحابة باردة من الغاز والغبار، جزء من سحابة أكبر منها بكثير، وأغلب غازها هيدروجين وهيليوم.

ثم بدأت هذه السحابة تنكمش بفعل جاذبيتها، وربما دفعها إلى ذلك انفجار نجم قريب، أي مستعر أعظم (سوبرنوفا)، ضغطت موجته السحابة فبدأت تنهار، وهذا السبب ممكن لكنه غير مؤكد.

الشمس تولد في الوسط

حين انكمشت السحابة أخذت تدور أسرع فأسرع، كما يدور المتزلج على الجليد أسرع حين يضم ذراعيه، ومع الدوران تفلطحت فصارت قرصاً دواراً، يسميه العلماء السديم الشمسي.

تجمعت أغلب المادة في مركز القرص، فاشتد فيه الضغط والحرارة حتى بدأ الهيدروجين يندمج فيصير هيليوم، فوُلدت الشمس. وقد ابتلعت الشمس أكثر من 99% من مادة القرص، وبقي القليل حولها، فمن هذا القليل صُنع كل شيء آخر: الكواكب والأقمار والكويكبات والمذنبات.

من الغبار إلى الكواكب

في القرص الدوار، التصقت حبيبات الغبار بعضها ببعض، كما يتجمع الغبار في زوايا الغرفة، فصارت حصى، ثم صخوراً، ثم أجساماً عرضها كيلومترات. حين كبرت صارت جاذبيتها تجذب ما حولها، فاصطدم بعضها ببعض واندمج وكبرت أكثر، ومع الوقت صار بعضها كروياً، فكانت الكواكب والكواكب القزمة.

لكن الحرارة لم تكن واحدة في كل القرص، وهذا ما يفسر اختلاف الكواكب:

• قرب الشمس كان القرص حاراً جداً، فتبخر الجليد والغاز، ولم يصمد إلا الصخر والمعادن، لذلك تكونت هناك كواكب صخرية صغيرة: عطارد والزهرة والأرض والمريخ.
• بعيداً عن الشمس كان القرص بارداً، فبقي الماء والغازات الأخرى جليداً، كما كانت المادة هناك أكثر، فنمت الكواكب كبيرة، وجذبت أغلفة ضخمة من الغاز، فتكون العملاقان الغازيان المشتري وزحل، والعملاقان الجليديان أورانوس ونبتون.

لهذا تجد الكواكب الصغيرة قريبة من الشمس والكبيرة بعيدة عنها، كما في سؤال ما ترتيب الكواكب حسب الحجم؟. لهذا أيضاً تدور الكواكب كلها حول الشمس في الاتجاه نفسه وفي مستوى واحد تقريباً، لأنها وُلدت من قرص واحد يدور، وهي ما زالت تدور بالحركة التي ورثتها منه، كما في سؤال لماذا تدور الكواكب حول الشمس ولا تسقط فيها؟.

بقايا البناء

لم تتحول كل المادة إلى كواكب، فبقيت صخور كثيرة بين المريخ والمشتري هي حزام الكويكبات، وبقيت أجرام جليدية كثيرة بعد نبتون في حزام كايبر، ومنها بلوتو. أبعد من ذلك بكثير يُظن أن سحابة أورت تحيط بالمجموعة الشمسية كلها، وهي كرة هائلة من الأجرام الجليدية، لكن أحداً لم يرها مباشرة بعد، وإنما استنتج العلماء وجودها من مدارات بعض المذنبات.

هذه البقايا مهمة جداً، لأنها لم تتغير كثيراً منذ ذلك الزمن، فهي تحفظ لنا أسرار البداية.

كيف نعرف عمرها؟ من النيازك

النيزك قطعة من كويكب أو جرم آخر سقطت على الأرض، والفرق بينه وبين الشهاب والمذنب في سؤال ما الفرق بين الشهاب والنيزك والكويكب والمذنب؟.

في بعض النيازك حبيبات بيضاء صغيرة غنية بالكالسيوم والألمنيوم، وهي أقدم ما نعرفه من مادة صلبة تكونت في المجموعة الشمسية نفسها، وقد تكونت في القرص الحار حول الشمس الوليدة.

يقيس العلماء عمرها بساعة طبيعية: اليورانيوم، فاليورانيوم عنصر مشع يتحول ببطء إلى رصاص بمعدل ثابت معروف. فإذا قسنا كمية اليورانيوم وكمية الرصاص الناتج عنه في الحبيبة، عرفنا كم مضى من الوقت منذ تكونت، وبهذه الطريقة وُجد أن أقدم هذه الحبيبات تكونت قبل نحو 4.568 مليار سنة.

فهذا هو تاريخ «ميلاد» المجموعة الشمسية بأدق ما نعرف، والأرض والكواكب الأخرى تكونت بعد ذلك بزمن قصير بمقياس الفلك، لهذا نقول بالتقريب إن عمر المجموعة الشمسية 4.6 مليار سنة.

نرى القصة تتكرر حول نجوم أخرى

لم يشاهد أحد نشأة مجموعتنا، لكننا نرى اليوم نجوماً صغيرة السن تمر بالمرحلة نفسها، ففي سنة 2014 صوّر مرصد ألما (ALMA) في تشيلي نجماً اسمه HL Tauri، على بعد نحو 450 سنة ضوئية، وعمره لا يزيد على مليون سنة. ظهر حوله قرص من الغبار فيه حلقات مضيئة تفصل بينها فجوات داكنة، ويرى العلماء أن هذه الفجوات تحفرها على الأرجح كواكب في طور التكوين.

ماذا ترى بعينك؟

في أمسيات الشتاء انظر إلى سديم الجبار تحت حزام الجبار، يبدو للعين في سماء مظلمة بقعة ضبابية صغيرة، وهو سحابة غاز تولد فيها نجوم جديدة الآن، مثل السحابة التي وُلدت منها شمسنا. تجد مراحل حياة النجوم في سؤال كيف يولد النجم ويموت؟.