سیاره نپتون؛ هرآنچه باید درباره دورترین جهان منظومه‌ شمسی بدانید

نپتون هشتمین سیاره‌ی منظومه‌ی شمسی و دورترین سیاره از خورشید است؛ اما سردترین سیاره نیست. این غول گازی آبی منظومه‌ی شمسی به شکل چشمگیری بزرگ‌تر از زمین است و ۱۷ برابر زمین جرم دارد. هسته‌ی سنگی نپتون با ترکیبی از یخ آب، آمونیاک و متان احاطه شده است.

غول یخی نپتون اولین سیاره‌ای بود که بر اساس محاسبات ریاضی کشف شد. این سیاره در سال ۱۸۴۶ بر اساس پیش‌بینی‌های ستاره‌شناسانی مثل اوربن لو وریه و یوهان گاله کشف شد. نام نپتون برگرفته از نام خدای رومی دریا است که توسط لو وریه پیشنهاد شد.

فاصله‌ی نپتون از زمین بر اساس موقعیت قرار گیری دو سیاره در مدارهایشان، بین ۴/۳ میلیارد کیلومتر تا ۴/۷ میلیارد کیلومتر است. ۱۲ سال طول کشید تا کاوشگر وویجر ۲ به نپتون برسد. این کاوشگر با سرعت میانگین ۶۸ هزار کیلومتر بر ساعت حرکت می‌کرد که بسیار سریع‌تر از سرعت‌هایی است که انسان تاکنون پیموده است.

سیاره‌ی نپتون در حدود ۴/۵ میلیارد سال پیش با جمع شدن گاز و غبار بر اثر گرانش به غولی یخی تبدیل شد. این سیاره‌ هم مانند همسایه‌اش اورانوس احتمالا در فاصله‌ی نزدیک‌تری از خورشید قرار داشته و سپس در حدود ۴ میلیارد سال پیش به منظومه‌ی شمسی خارجی منتقل شد.

بخش زیادی از نپتون را آب، آمونیاک و متان تشکیل می‌دهد. سیاره سطح جامدی ندارد بلکه دارای هسته‌ای جامد مانند زمین است. نپتون همراه با اورانوس، غولی یخی است. این لقب نپتون را از غول‌های گازی مثل مشتری و زحل متمایز می‌کند زیرا نپتون و اورانوس دارای مقدار بیشتری از مولکول‌های سازنده‌ی یخ هستند.

بخش زیادی از جو نمایان نپتون از هیدروژن (بیش از ۸۰ درصد) و هلیوم (۱۵ درصد) تشکیل شده است. در این بخش مقدار کمی متان و مولکول‌های دیگر مثل اتان، استیلن و چند هیدروکربن دیگر یافت می‌شوند.

با این‌حال هرچقدر بیشتر به اعماق این سیاره برویم ترکیب آن هم تغییر می‌کند. بر اساس چگالی کلی نپتون عناصر سنگین‌تر در اعماق آن قرار دارند؛ بنابراین ده الی بیست درصد از ترکیب کلی اورانوس و نپتون شامل هیدروژن و هلیوم و ۸۰ الی ۹۰ درصد آن عناصر سنگین‌تر است. عناصر سنگین‌تر، متان، آمونیاک و آب هستند و همچنین عناصر دیگری که بخش‌های سنگی و فلزی را تشکیل می‌دهند.

نپتون چهارمین سیاره‌ی بزرگ منظومه‌‌ی شمسی با شعاع ۲۴۶۲۲ کیلومتر است. یک روز نپتون برابر است با ۱۶ ساعت زمینی (یک روز همان چرخش نپتون به دور خود یا اسپین است). یک سال نپتون برابر است با ۱۶۵ سال زمینی. گاهی فاصله‌ی نپتون از خورشید دورتر از فاصله‌ی سیاره‌ی کوتوله‌ی پلوتو است. مدار به شدت غیرعادی و بیضی شکل پلوتو هر ۲۴۸ سال زمینی به مدت بیست سال با مدار نپتون تداخل پیدا می‌کند. بر اثر این جابه‌جایی، پلوتو نسبت به نپتون در فاصله‌ی نزدیک‌تری از خورشید قرار می‌گیرد. این تداخل برای آخرین بار در بازه‌ی ۱۹۷۹ تا ۱۹۹۹ رخ داد. با این‌حال پلوتو هرگز با نپتون برخورد نمی‌کند.

سیاره‌ی نپتون دارای ۱۴ قمر تأیید شده است. بزرگ‌ترین قمر این سیاره، تریتون است که در جهتی مخالف با اسپین نپتون به دور آن می‌چرخد. این مدار معکوس نشان می‌دهد تریتون همیشه با نپتون همراه نبوده و به عقیده‌ی پژوهشگرها تقریبا میلیون‌ها سال پیش از کمربند کویپر به دام گرانش نپتون افتاده است. تریتون تنها قمر کروی نپتون است و ۱۳ قمر دیگر این سیاره شکل‌هایی نامنظم دارند.

دمای سطح تریتون به منفی ۲۳۵ درجه‌ی سانتی‌گراد می‌رسد و همین ویژگی آن را به یکی از سردترین نقاط منظومه‌ی شمسی تبدیل می‌کند. با این‌حال وویجر ۲ یخفشان‌هایی را کشف کرد که تا فاصله‌ی ۸ کیلومتری یخ فوران کردند و این پدیده نشان‌دهنده‌ی فضای داخلی گرم تریتون است. دانشمندان همچنین در حال بررسی احتمال وجود اقیانوسی زیرزمینی روی این قمر یخی هستند. دانشمندان در سال ۲۰۱۰ به وجود فصل‌ها در تریتون پی بردند.

نرئید قمر دیگر نپتون، به دلیل مدار خاصش، یکی از عجیب‌ترین قمر‌های منظومه‌ی شمسی است. این قمر می‌تواند در فاصله‌ی نزدیک به نپتون در فاصله‌ی ۱/۴ میلیون کیلومتری تا فاصله‌ی دور ۹/۷ میلیون کیلومتری جابه‌جا شود.

سال گذشته تلسکوپ فضایی جیمز وب، واضح‌ترین تصویر از حلقه‌های نپتون را ثبت کرد. نپتون با حلقه‌های عجیبی احاطه شده است که یکپارچه نیستند و توده‌های ضخیم و درخشانی از غبار را دربردارند. حداقل پنج حلقه در اطراف نپتون وجود دارند که نام آن‌ها عبارت است از: گاله، لوریه، لاسل، آراگو و آدامز. این حلقه‌ها نسبتا جوان هستند و عمر کوتاهی دارند. رصدهای زمینی نشان می‌دهند حلقه‌های نپتون بسیار ناپایدارتر از تصورات گذشته هستند.

ابرهای سطحی سیاره‌ی نپتون به رنگ آبی درخشانی ظاهر می‌شوند که تا حدی حاصل جذب نور قرمز در متان موجود در جو این سیاره است. نپتون دارای ابرهایی است که عمدتا از متان یخی تشکیل شده‌اند، در واقع ذرات یخی متان عامل اصلی رنگ آبی این سیاره هستند.

سیاره‌های نپتون و اورانوس به خاطر باران‌های الماس مشهور هستند. این پدیده به دلیل فشار بالای جوی این سیاره‌ها که ۲۰۰ هزار برابر زمین است رخ می‌دهد. این فشار متان موجود در جو را می‌شکند و باعث آزادسازی کربن می‌شود. سپس کربن زنجیره‌های بلند و الگوهای کریستالی الماس مانند را شکل می‌دهد. تکه‌های الماس روی گوشته سقوط می‌کنند و سپس به دلیل شرایط گوشته، تبخیر می‌شوند. داخلی‌ترین بخش گوشته‌ی این سیاره‌ها دمای تقریبی ۶۷۲۷ درجه‌ی سانتی‌گراد و فشار تقریبی ۶ میلیون برابر فشار زمین را دارد.

نپتون بادی‌ترین سیاره در کل منظومه‌ی شمسی است. با وجود فاصله‌ی زیاد و انرژی کمی که از خورشید دریافت می‌کنند، بادهای نپتون می‌توانند سه برابر قوی‌تر از بادهای مشتری و نه برابر شدیدتر از بادهای زمین باشند. این بادها ابرهای متانی منجمد را در سطح این سیاره با سرعت‌های بیش از ۲۰۰۰ کیلومتر بر ساعت جابه‌جا می‌کنند. این درحالی است که سرعت قدرتمندترین بادهای زمین تنها به ۴۰۰ کیلومتر بر ساعت می‌رسد.

در سال ۱۹۸۹، طوفان بزرگ بیضی شکلی در نیم‌کره‌ی جنوبی نپتون موسوم به «لکه‌ی سیاه بزرگ» ظاهر شد. این طوفان به قدری بزرگ بود که می‌توانست کل کره‌ی زمین را در خود جا دهد. لکه‌ی سیاه بزرگ ناپدید شده است اما لکه‌های جدیدی در بخش‌های مختلف نپتون ظاهر شده‌اند.

دمای جو نپتون به منفی ۲۲۵ درجه‌ی سانتی‌گراد می‌رسد. با اینکه انتظار می‌رود نپتون به عنوان دورترین سیاره از خورشید سردترین سیاره باشد، اما اورانوس و نپتون تقریبا دمای یکسانی دارند و حتی برخی مناطق اورانوس سردتر از نپتون هستند.

ناسا در سال ۲۰۱۹ به شواهدی از تغییرات دمایی عجیب نپتون رسید. پژوهشگرها با استفاده از دوربین‌های گرمایی، دمای میانگین سیاره را ردیابی کردند. از ابتدای ثبت تغییرات در سال ۲۰۰۳، نپتون به مرور زمان سردتر شده است. دمای نیم‌کره‌ی جنوبی نپتون بین سال‌های ۲۰۰۳ و ۲۰۱۸ به اندازه‌ی ۷/۸ درجه‌ی سانتی‌گراد کاهش یافته است. اما به نظر می‌رسد این روند بین سال‌های ۲۰۱۸ و ۲۰۲۰ معکوس شده و دما به صورت ناگهانی تا ۱۰/۶ درجه‌ی سانتی‌گراد افزایش یافته است. دلیل این تغییرات مشخص نیست اما یکی از دلیل‌های احتمالی تغییرات فصلی است که هر کدام ۴۰ سال به طول می‌انجامند.

بر اساس حدس و گمان‌ها زیر جو ضخیم نپتون، هسته‌ای جامد تقریبا هم‌اندازه با سیاره زمین وجود دارد. با وجود داده‌های کم، هسته‌ی نپتون احتمالا از عناصر سنگین‌تری مثل آهن، نیکل و سیلیکات تشکیل شده است.

حقیقت جذاب دیگر درباره‌ی نپتون این است که احتمالا در اوایل شکل‌گیری به موقعیت فعلی خود نقل مکان کرده است. این نگرش به مکانیزم دقیق شکل‌گیری نپتون بازمی‌گردد. به عقیده‌ی پژوهشگرها این سیاره احتمالا در فاصله‌ی نزدیک‌تری از خورشید شکل‌گرفته و سپس جابه‌جا شده است.

اغلب دانشمندان احتمال حیات روی نپتون را اندک یا غیرممکن می‌دانند. شرایط نپتون بسیار با سیاره‌ای مثل زمین متفاوت است و نبود آب مایع می‌تواند به طور کامل وجود حیاتی را که می‌شناسیم نقض کند. از سوی دیگر جو و سطح نپتون دماها و فشار جدیدی را تجربه می‌کنند و این ترتیب سیاره نپتون محیط خشنی برای شکل‌گیری هر نوع حیات پیچیده یا اولیه است.

دانشمندان نپتون را در سال ۱۸۴۶ پس از محاسبات مداری اورانوس کشف کردند. بر اساس این محاسبات سیاره‌ای ناشناس بر گرانش اورانوس تأثیر می‌گذاشت. دیدن نپتون با چشم غیرمسلح ممکن نیست اما پژوهشگرها توانستند وجود این سیاره را با تلسکوپ تأیید کنند. گالیلئو گالیله‌ی ستاره‌شناس یکی از اولین اشخاصی بود که نپتون را به عنوان جرمی فضایی شناسایی کرد بااین‌حال به دلیل حرکت کند، تصور می‌کرد نپتون یک ستاره باشد.

وویجر ۲ تنها کاوشگر زمینی است که موفق به ملاقات نپتون شد. این کاوشگر اولین تصاویر از سیاره‌ی آبی را در سال ۱۹۸۹ در مسیر خود برای خروج از منظومه‌ی شمسی منتشر کرد. نپتون در این تصاویر به دلیل متان موجود در جو به رنگ آبی ظاهر می‌شود.

در سال ۲۰۲۰، ناسا از احتمال شروع مأموریت جدید به نام Trident برای بازدید از تریتون، بزرگ‌ترین قمر نپتون سخن گفت. به‌طورکلی یادگیری درباره‌ی سیاره‌های غول یخی مثل نپتون به چند دلیل حائز اهمیت است. در درجه‌ی اول شرایط شدید جو و بازه‌های فصلی طولانی غول‌های یخی، فرصتی منحصربه‌فرد را برای درک فیزیک آب و هوا و اقلیم فراهم می‌کنند. علاوه بر این، این سیاره‌ها به ما کمک می‌کنند تا بیشتر درباره‌ی شکل‌گیری منظومه‌ی شمسی بیاموزیم. درک اورانوس و نپتون همچنین به درک بهتر شکل‌گیری سیاره‌ها و تفاوت آن‌ها با سیاره‌های مشتری و زحل کمک خواهد کرد.

از دیدگاه کلی‌تر، این غول‌های یخی نماینده‌ی احتمالی گروهی کلی از سیاره‌های رایج در کهکشان هستند. بر اساس بررسی سیاره‌های فراخورشیدی که در سال‌های گذشته کشف شده‌اند، سیاره‌های فراخورشیدی هم‌اندازه با نپتون یکی از رایج‌ترین سیاره‌ها هستند. دانشمندان امیدوارند با درک شکل‌گیری و ویژگی‌های غول‌های یخی به چشم‌انداز بهتری از سیاره‌های فراخورشیدی دیگر برسند.

وویجر ۲ تنها کاوشگری است که تصاویر واضحی از نپتون را ثبت کرده است. با این‌حال دو تلسکوپ فضایی هابل و جیمز وب هم تصاویری را از این غول آبی منتشر کردند دانشمندان در سال ۲۰۱۶ با استفاده از تلسکوپ فضایی هابل، لکه‌ی سیاه جدیدی را روی نپتون کشف کردند که اولین لکه‌ی طوفانی در قرن بیست و یک به شمار می‌رود.

سیاره‌ی نپتون هشتمین سیاره‌ی منظومه‌ی شمسی و دورترین سیاره از خورشید است. این سیاره‌ی آبی دارای ۱۴ قمر و پنج حلقه‌ی ناپایدار است. سرعت بادهای نپتون به ۲۰۰۰ کیلومتر در ساعت می‌رسند که چند برابر سرعت قوی‌ترین بادهای زمین است. وویجر ۲ تنها کاوشگری است که از نپتون بازدید کرد و تصاویر زیبایی را از این سیاره ثبت کرد. تریتون بزرگ‌ترین قمر نپتون هم منبع اسرارآمیز با ویژگی‌های جذابی مثل یخ‌فشان است که دانشمندان پروژه‌هایی را برای بررسی آن پیشنهاد داده‌اند.