https://bodybydarwin.com
Slider Image

סוף סוף אנו מגלים כיצד אורנוס הגיע לצידו

2022

אוראנוס הוא ללא ספק הכוכב המסתורי ביותר במערכת השמש - אנחנו יודעים מעט מאוד על זה. עד כה ביקרנו בכוכב הלכת רק פעם אחת, עם החללית Voyager 2 עוד בשנת 1986. הדבר המוזר ביותר המובהק בענק הקרח הזה הוא העובדה שהוא מסתובב לצידו.

שלא כמו כל כוכבי הלכת האחרים, שמסתובבים בערך "זקופים" עם צירי הסחרור שלהם בזוויות ישרות קרוב למסלוליהם סביב השמש, אורנוס נוטה כמעט בזווית ישרה. אז בקיץ שלו, הקוטב הצפוני מכוון כמעט ישירות אל השמש. ובניגוד לשבתאי, צדק ונפטון, שסביבם קבוצות טבעות אופקיות, לאורנוס יש טבעות וירחים אנכיים המסתובבים סביב קו המשווה הנטוי שלה.

לענקית הקרח יש גם טמפרטורה קרה באופן מפתיע ושדה מגנטי מבולגן ומרכזי, שלא כמו צורת הבר-מגנט המסודרת של רוב כוכבי הלכת האחרים כמו כדור הארץ או צדק. מדענים חושדים אפוא כי אורנוס היה דומה פעם לכוכבי הלכת האחרים במערכת השמש, אך לפתע הוטל עליו. אז מה קרה? המחקר החדש שלנו, שפורסם בכתב העת Astrophysical והוצג בישיבת האיגוד הגיאופיזי האמריקני, מציע רמז.

מערכת השמש שלנו הייתה בעבר מקום אלים בהרבה, כאשר פרוטופלנטים (גופים שמתפתחים להפוך לכוכבי לכת) התנגשו בהשפעות ענק אלימות שעזרו ליצור את העולמות שאנו רואים כיום. מרבית החוקרים מאמינים שהסחרור של אורנוס הוא תוצאה של התנגשות דרמטית. יצאנו לגלות כיצד זה יכול היה לקרות.

רצינו לחקור השפעות ענק על אורנוס בכדי לראות בדיוק כיצד התנגשות כזו יכולה הייתה להשפיע על התפתחות כדור הארץ. למרבה הצער, איננו יכולים (עדיין) לבנות שני כוכבי לכת במעבדה ולנפץ אותם יחד כדי לראות מה באמת קורה. במקום זאת, הפעלנו דגמי מחשבים המדמים את האירועים באמצעות מחשב-על עוצמתי כדבר הטוב הבא.

הרעיון הבסיסי היה לדגם את כוכבי הלכת המתנגשים עם מיליוני חלקיקים במחשב, שכל אחד מהם מייצג גוש חומר פלנטרי. אנו נותנים להדמיה את המשוואות המתארות כיצד פועלות פיסיקה כמו כוח משיכה ולחץ חומרי, כך שהיא יכולה לחשב כיצד החלקיקים מתפתחים עם הזמן כשהם קורסים זה בזה. בדרך זו אנו יכולים ללמוד אפילו את התוצאות המסובכות והמבולגן להפליא של השפעה ענקית. יתרון נוסף בשימוש בסימולציות מחשב הוא שיש לנו שליטה מלאה. אנו יכולים לבדוק מגוון רחב של תרחישי השפעה שונים ולחקור את מגוון התוצאות האפשריות.

ההדמיות שלנו (ראו לעיל) מראות שגוף מסיבי לפחות פי שניים מכדור הארץ יכול היה ליצור בקלות את הסיבוב המוזר שיש לאורנוס היום על ידי טריקה ומתמזג עם כוכב לכת צעיר. לעוד התנגשויות מרעה, החומר המשפיע ככל הנראה עשוי להתפשט בקליפה דקה וחמה בסמוך לשולי שכבת הקרח אורנוס, מתחת לאווירת המימן וההליום.

זה יכול לעכב את ערבוב החומר בתוך אורנוס, וללכוד את החום מהיווצרותו עמוק בפנים. באופן מרגש, נראה כי רעיון זה משתלב עם התצפית כי אורנוס החיצוני כל כך קר היום. האבולוציה התרמית מסובכת מאוד, אך לפחות ברור כיצד השפעה ענקית יכולה לעצב מחדש כוכב לכת הן מבפנים והן מבחוץ.

המחקר מלהיב גם מבחינה חישובית. בדומה לגודל הטלסקופ, מספר החלקיקים בסימולציה מגביל את מה שאנחנו יכולים לפתור וללמוד. עם זאת, פשוט לנסות להשתמש בחלקיקים רבים יותר כדי לאפשר תגליות חדשות הוא אתגר חישובי רציני, כלומר נדרש זמן רב אפילו במחשב רב עוצמה.

ההדמיות האחרונות שלנו משתמשות במעל 100 מ 'חלקיקים, פי 100-1, 000 פעמים יותר מרוב המחקרים האחרים כיום. כמו גם ליצור כמה תמונות והנפשות מדהימות כיצד התרחש ההשפעה הענקית, זה פותח כל מיני שאלות מדעיות חדשות שנוכל להתחיל להתמודד איתן.

שיפור זה בזכות SWIFT, קוד סימולציה חדש שעיצבנו כדי לנצל את מלוא "מחשבי העל" העכשוויים. אלה בעצם הרבה מחשבים רגילים המחוברים זה לזה. אז הפעלת סימולציה גדולה מסתמכת במהירות על חלוקת החישובים בין כל חלקי מחשב העל.

SWIFT מעריך כמה זמן ייקח כל משימת מחשוב בסימולציה ומנסה לחלוק בזהירות את העבודה בצורה אחידה למען היעילות המרבית. בדיוק כמו טלסקופ גדול וגדול, קפיצה זו לרזולוציה גבוהה פי אלף מגלה פרטים שמעולם לא ראינו.

כמו גם ללמוד יותר על ההיסטוריה הספציפית של אורנוס, מוטיבציה חשובה נוספת היא הבנת היווצרות כדור הארץ באופן כללי יותר. בשנים האחרונות גילינו שהסוג הנמוך ביותר של Exoplaneten (כוכבי לכת שמקיפים כוכבים אחרים מלבד השמש שלנו) דומים למדי לאורנוס ונפטון. אז כל מה שאנו לומדים על ההתפתחות האפשרית של ענקי הקרח שלנו, ניזון להבנתנו את בני דודיהם הרחוקים וההתפתחות של עולמות פוטנציאליים למגורים.

כותרות משנה ":

פרט מרגש אחד שלמדנו שרלוונטי מאוד לשאלת החיים מחוץ לכדור הארץ הוא גורלה של אווירה לאחר השפעה ענקית. הדמיות הרזולוציה הגבוהה שלנו מגלות שחלק מהאטמוספרה ששורדת את ההתנגשות הראשונית עדיין ניתן להסיר על ידי התפיחות אלימה אחר כך של כדור הארץ. המחסור באטמוספירה גורם לכך שכוכב לכת יש הרבה פחות סיכוי לארח חיים. ואז שוב, אולי קלט האנרגיה המסיבי והחומר הנוסף עשוי לעזור גם ביצירת כימיקלים שימושיים לכל החיים. חומר סלעי מהליבה של הגוף המשפיע יכול להתערבב גם באווירה החיצונית. פירוש הדבר שנוכל לחפש אלמנטים קורטים מסוימים שעשויים להוות אינדיקטורים להשפעות דומות אם נצפה בהם באטמוספירה של Exoplanet.

המון שאלות נותרות על אורנוס, והשפעות ענק בכלל. למרות שההדמיות שלנו הולכות ומפורטות יותר, עדיין יש לנו הרבה מה ללמוד. לכן אנשים רבים קוראים למשימה חדשה לאורנוס ונפטון לחקור את השדות המגנטיים המוזרים שלהם, את משפחות הירחים והטבעות המוזרות שלהם ואפילו פשוט ממה בדיוק הם עשויים.

הייתי מאוד רוצה לראות שזה קורה. השילוב של תצפיות, מודלים תיאורטיים והדמיות ממוחשבות יעזרו לנו בסופו של דבר להבין לא רק את אורנוס, אלא את כוכבי הלכת האדירים שממלאים את היקום שלנו ואיך הם היו.

ג'ייקוב קגררייס הוא סטודנט לתואר שלישי באסטרונומיה חישובית באוניברסיטת דורהאם. מאמר זה הופיע במקור ב"שיחה ".

גאדג'טים ואפליקציות האבטחה הדרושים לך בכדי לשמור על בטיחות המידע שלך

גאדג'טים ואפליקציות האבטחה הדרושים לך בכדי לשמור על בטיחות המידע שלך

בתמונות: השען האחרון האמריקאי הגדול

בתמונות: השען האחרון האמריקאי הגדול

מחשב נייד Matebook X Pro של Huawei הוא הרבה יותר משיבוט של MacBook Pro

מחשב נייד Matebook X Pro של Huawei הוא הרבה יותר משיבוט של MacBook Pro