سیاره چیست و چگونه شکل می‌گیرد؟؛ بررسی کامل تعریف، انواع و تفاوت با ستاره

به گزارش روشنفکر، وقتی از سیاره سخن می‌گوییم، ذهن ما بی‌اختیار به منظومه شمسی و سیارات آن می‌رود. اما واژه سیاره دقیقا چه معنایی دارد و چه اجرامی را می‌توان سیاره نامید؟ در این مقاله با مفهوم سیاره، نحوه شکل‌گیری، انواع و تفاوت آن با ستاره آشنا می‌شویم.

سیاره چیست؟

کلمه سیاره ریشه در واژه یونانی به معنای سرگردان دارد. منجمین باستان این اجرام را که ستارگان متحرک به نظر می‌رسند، با چشم غیر‌مسلح مشاهده می‌کردند. در فرهنگ لغت مریام وبس‌تر سیاره به عنوان اجرام بزرگی تعریف شده که به دور خورشید در منظومه شمسی می‌چرخند، اما این تعریف دقت کامل را ندارد. به همین دلیل اتحادیه بین‌المللی نجوم (IAU) در سال ۲۰۰۶ تعریفی دقیق‌تر ارائه کرد.

بر اساس تعریف، سیاره جرمی است که چهار ویژگی زیر را داشته باشد به دور ستاره مرکزی می‌چرخد، جرم کافی برای اتخاذ شکل کروی دارد، قمر جسم دیگری نیست و با نیروی گرانش خود زباله‌های فضایی و اجسام کوچک را از اطراف مدار خود حذف کرده است.

این طبقه‌بندی مفهوم جدیدی به نام سیاره کوتوله را معرفی کرد که به اجرامی اطلاق می‌شود که همه ویژگی‌های سیاره را دارند اما به دلیل گرانش کم نمی‌توانند زباله‌های فضایی را از مدار خود پاک کنند. بر این اساس پلوتو که پیش‌تر سیاره نهم منظومه شمسی شناخته می‌شد، به رتبه سیاره کوتوله تنزل یافت. با این حال همه دانشمندان با این تعریف موافق نیستند، به‌ویژه پس از پرواز فضاپیمای نیو هوریزن در سال ۲۰۱۵ که ویژگی‌های زمین‌شناسی پیچیده‌ای از پلوتو آشکار کرد، از جمله کوه‌هایی با ارتفاع ۳۵۰۰ متر، منطقه قلبی‌شکل تومبا رژیو و زمین‌های یخی منحصر به فرد.

سیاره چگونه به وجود می‌آید؟

سناریو‌های متعددی برای توصیف شکل‌گیری سیارات وجود دارد. برجسته‌ترین سناریو نشان می‌دهد که گردوغبار اطراف ستاره‌های در حال تولد، حاوی عناصرمانند کربن و آهن، پایه تشکیل منظومه‌های سیاره‌ای است. وقتی ستاره‌ای متولد می‌شود، به حالت تی تاوری در می‌آید و باد‌های داغ هیدروژن و هلیوم می‌کند. ذرات گردوغبار در این باد‌ها با یکدیگر برخورد کرده، تحت تأثیر گرانش به هم می‌چسبند و رشد می‌کنند.

توده‌های گردوغبار به تدریج به سنگ‌ریزه‌ها و سپس به سنگ‌های بزرگ‌تر تبدیل می‌شوند. در این مرحله جسم شکل‌گرفته را شبه‌سیاره می‌نامند. دانشمندان معتقدند سیارات منظومه شمسی از دانه‌های غباری کوچک‌تر از عرض یک موی انسان در دیسک‌های غول‌پیکر و دوناتی‌شکل گاز و غبار متولد شده‌اند. وقتی شبه‌سیارات به اندازه کافی رشد می‌کنند، به دور ستاره خود می‌چرخند و مواد اضافی را از مدار خود پاک می‌کنند. مجموعه‌ای از سیارات که به دور یک ستاره می‌چرخند، منظومه سیاره‌ای نامیده می‌شود که شامل سیارات کوتوله، سیارک‌ها، قمر‌ها و شهاب‌واره‌ها نیز می‌شود.

سیارات به چند دسته تقسیم می‌شوند؟

ستاره‌شناسان معیار‌های مختلفی برای دسته‌بندی سیارات در نظر می‌گیرند. به طور کلی سیارات را می‌توان در ۱۵ دسته قرار داد

سیارات کتونی اجرامی که نزدیک غول‌گازی می‌چرخند و اتمسفر هیدروژن و هلیوم خود را از دست داده‌اند و فقط هسته فلزی و سنگی باقی مانده است. در منظومه شمسی نمونه‌ای از این نوع وجود ندارد.

سیاره کربنی سیاره نظری با غلظت کربن بیش‌تر از اکسیژن، هسته آهن یا فولاد و سطحی از هیدروکربن‌های مایع یا یخ‌زده با لایه گرافیت یا الماس. کاندید مناسب ۵۵ کنسری است.

<figcaption class="wp-element-caption"سیاره کربنی

سیاره بدون هسته سیاراتی که فقط از گوشته تشکیل شده و فاقد هسته هستند.

غول‌گازی سیاراتی عمدتا از هلیوم، هیدروژن و ترکیبات فرار تشکیل شده، از بزرگ‌ترین سیارات شناخته‌شده. در منظومه شمسی زحل و مشتری در این دسته قرار دارند. معتقد است این سیارات هسته سنگی مذاب دارند اما ویژگی‌های هسته به دلیل دما و فشار بالا ناشناخته است.

کوتوله‌گازی جرم سماوی با هسته جامد و اتمسفر غلیظ هلیوم، هیدروژن و گاز‌های فرار، از نظر ترکیب شیمیایی مشابه غول‌گازی اما کوچک‌تر. کپلر-۱ نمونه‌ای از این دسته است.

سیارات یخی عمدتا از ترکیبات فرار مانند آب، متان و آمونیاک در حالت یخ‌زده تشکیل شده، دما‌های بسیار پایین (نزدیک منفی ۱۳ درجه سانتی‌گراد). در منظومه شمسی سیاره یخی وجود ندارد. این سیارات کاندید‌های مهم برای حیات فرا‌زمینی هستند چون احتمالا اقیانوس‌های زیر سطحی دارند.

غول‌های یخی سیاراتی با گاز‌های متراکم سنگین‌تر از هیدروژن و هلیوم، غنی از کربن، گوگرد، اکسیژن و نیتروژن. نپتون و اورانوس دو غول یخی منظومه شمسی هستند.

سیاره آهنی سیاراتی با هسته غنی از آهن و گوشته محدود یا فاقد گوشته. عطارد تنها سیاره آهنی منظومه شمسی است. دانشمندان معتقدند این سیارات ابتدا زمینی بوده‌اند اما گوشته‌شان در اثر برخورد‌ها از بین رفته است.

سیارات گدازه‌ای سیاره نظری با سطح گدازه مذاب، احتمالا ناشی از برخورد‌های شدید اخیر یا فعالیت‌های آتشفشانی گسترده، نزدیک ستاره مادر خود قرار دارند.

سیارات پف‌کرده غول‌گازی‌هایی که در فاصله‌ای از ستاره خود قرار دارند که حرارت باعث انبساط اتمسفر شده، شعاع استوایی بزرگ و چگالی پایین دارند. در منظومه شمسی وجود ندارند اما واسپ-۱ و واسپ-۱ نمونه‌های فرا‌خورشیدی هستند.

سیارات سیلیکات در درجه اول از ترکیبات سیلیکات تشکیل شده، با پوسته جامد، گوشته سیلیکات و هسته آهن. چهار سیاره داخلی منظومه شمسی (عطارد، زهره، زمین، مریخ) در این دسته هستند.

سیارات زمینی زیرمجموعه سیارات سیلیکات با سطح جامد، هسته‌های متنوع (آهن یا کربن) و برخی فاقد هسته.

سیارات اقیانوسی سیارات فرضی که کامل یا عمدتا از آب پوشیده شده‌اند، عمق اقیانوس‌ها تا صدها کیلوم‌تر.

سیارات بیابانی سیارات زمینی با سطح شبیه بیابان، منطقه قابل سکونت بزرگ‌تر از سیارات شبیه زمین. برخی معتقدند زمین در آینده به سیاره بیابانی تبدیل می‌شود و زهره در گذشته بیابانی بوده است.

سیارات هلیومی اتمسفر عمدتا از هلیوم، شکل‌گرفته پس از تبخیر هیدروژن به اثر حرارت ستاره. به نظر سفید و خاکس‌تری روشن می‌آیند.

تفاوت سیاره و ستاره چیست؟

ستاره توپ گازی درخشان، داغ و عظیمی است که عمدتا از هیدروژن و هلیوم تشکیل شده و گرانش اجزای آن باعث فشردگی و آغاز همجوشی هسته‌ای در مرکز می‌شود. در این فرآیند هیدروژن به هلیوم تبدیل شده و انرژی عظیم آزاد می‌کند. خورشید نزدیک‌ترین ستاره به زمین است.

ستاره در برابر سیاره

ستارگان نور و گرما را از طریق همجوشی هسته‌ای تولید و ساطع می‌کنند، در حالی که سیارات نور تولید نمی‌کنند بلکه نور ستاره مادر را منعکس می‌کنند. به همین دلیل سیارات فرا‌خورشیدی مانندستارگان قابل مشاهده نیستند. درخشندگی خورشید نزدیک به یک می‌لیارد برابر نور منعکس شده از سیاره فرا‌خورشیدی است.

آیا سیاره می‌تواند به ستاره تبدیل شود؟

از نظر تئوری بله، اگر جرم سیاره به اندازه کافی زیاد شود که فشرده و گرم شود و واکنش‌های هسته‌ای در مرکز آغاز گردد، به ستاره تبدیل می‌شود. شرط لازم وجود هیدروژن به عنوان عنصر اصلی است. برای مثال مشتری با جرم ۱.۸۹۸۱۰۲۷ کیلوگرم، هزار برابر سبک‌تر از خورشید (۱.۹۸۹۱۰۳۰ کیلوگرم) است. برای تبدیل شدن به ستاره‌ای مانند خورشید باید هزار برابر بزرگ‌تر شود. با این حال ستارگانی با جرم کمتر از خورشید وجود دارند، بنابراین مشتری لازم نیست به اندازه خورشید برسد. اما جرم تنها عامل نیست؛ ترکیب عناصر، زیست‌پذیری، جو، دما و طول عمر نیز تفاوت‌های بنیادین ایجاد می‌کنند.

فرا‌تر از منظومه شمسی

بیش‌تر از دو دهه هیچ جسمی فرا‌تر از پلوتو در منظومه شمسی یافت نشد، تا دهه ۲۰۰۰ می‌لادی که اکتشافات دلنشین آغاز شد. مایک براون، ستاره‌شناس موسسه فناوری کالیفرنیا، چندین جسم فرا‌تر از نپتون را کشف کرد که بزرگ یا یخی بودند. کشف ابر اورت، ناحیه‌ای بیرون منظومه شمسی با تریلیون‌ها دنباله‌دار، همه را حیران کرد. براون و تیمش اجرام اریس و قمرش دیسیا را بین سال‌های ۲۰۰۱ و ۲۰۰۵ کشف کردند. اریس به اندازه‌ای بزرگ بود که ابتدا به عنوان سیاره دهم منظومه شمسی پیشن‌هاد شد.

<figcaption class="wp-element-caption"اریس و قمر آن

اکنون زمان تصمیم‌گیری است کدام‌یک سیاره است؟

با این اکتشافات، IAU دو سال بررسی کرد و در سال ۲۰۰۶ مجمع عمومی برای رأی‌گیری درباره تعریف سیاره تشکیل شد. نتیجه رأی‌گیری نشان داد اجرام مانند پلوتو، اریس و اجسام مشابه، حتی با ابعاد بزرگ، سیاره نیستند. در نام‌گذاری جدید، سیاره کوتوله جسمی کروی است که به دور خورشید می‌چرخد، ابعاد کوچک‌تر از عطارد دارد و در ناحیه‌ای با چندین جسم دیگر قرار دارد (مانند کمربند کوییپر). IAU تا کنون پنج جرم را به عنوان سیاره کوتوله پذیرفته است سرس، پلوتو، اریس، ماکمک و هوئا. اجرام دیگری مانند سدنا و سالاسیا نیز کاندید هستند اما نیاز به مشاهدات دقیق‌تر دارند. دانشمندان تخمین می‌زنند نزدیک به ۲۰۰ سیاره کوتوله در منظومه شمسی و کمربند کوییپر وجود دارد.

پلوتو تا این لحظه یک معما؛ آیا پلوتو سیاره است؟

با وجود رأی‌گیری، همچنان دانشمندانی وجود دارند که معتقدند پلوتو باید سیاره شناخته شود. تحلیل داده‌های فضاپیمای نیو هوریزن گاهی این ادعا را تقویت می‌کند. داده‌های این فضاپیما ویژگی‌هایی از پلوتو آشکار کرده که برخی دانشمندان را قانع می‌کند پلوتو سیاره است.

جستجوی اجرام خارج از منظومه شمسی همچنان ادامه دارد. یکی از بارز‌ترین پروژه‌ها مأموریت یافتن سیاره نهم است. تا کنون شواهدی برای وجود این سیاره یافت نشده اما دانشمندان گمان می‌کنند اجسام کاندید بر کمربند کوییپر تأثیر می‌گذارند. اگر چنین جسمی وجود داشته باشد، یک سپرزمین است با قطر چهار برابر زمین و جرم ده برابر.

جمع‌بندی

در این مقاله به صورت مفصل با مفهوم سیاره، تعاریف گوناگون، انواع سیارات، تفاوت سیاره و ستاره، و دلیل خارج شدن پلوتو از دسته سیارات آشنا شدیم.

سوالات متداول

ویژگی‌های سیاره چیست؟ سیاره جرمی است که به دور ستاره مرکزی می‌چرخد، جرم کافی برای شکل کروی دارد، قمر جسم دیگری نیست و زباله‌های فضایی را از مدار خود حذف کرده است.

آیا پلوتو سیاره است؟ بر اساس جدید‌ترین دسته‌بندی، پلوتو سیاره نیست و در دسته سیارات کوتوله قرار دارد چون گرانش آن برای بیرون راندن زباله‌های فضایی کافی نبوده است.

انواع سیارات چیست؟ سیارات بر اساس ویژگی‌های ظاهری و مواد سازنده به ۱۵ دسته تقسیم می‌شوند؛ از جمله سیارات زمینی، صحرایی، غول‌گازی، غول‌یخی و غیره.