hotchpotch/wikipedia-multilingual-ir-pairs huggingface dataset:
تشكل المجموعة الشمسية وتطورها التطور اللاحق
وفقًا لفرضية السديم فقد يكون الكوكبان الخارجيان أورانوس و‌نبتون في «المكان الخطأ». يوجد هذان الكوكبان المعروفان باسم «‌العملاقين الجليديين» في منطقة يبدو مُستبعدًا تكونهما فيها بسبب الكثافة المنخفضة للسّديم الشّمسي وطول الأزمنة المداريّة. وعِوضًا عن ذلك يُعتقد أنّ الكوكبين تكّونا في مداراتٍ بالقرب من كوكبي المُشتري وزحل -المعروفين باسم «العملاقين الغازيين»- حيث كان يتوفر المزيد من المواد، وقد هاجرا خارجًا إلى موقعيهما الحاليين على مدى مئات الملايين من السنين.
تشكل المجموعة الشمسية وتطورها التطور اللاحق
تُعدّ هجرة الكواكب الخارجية ضروريّة أيضًا للكشف عن وجود المناطق الخارجيّة للمجموعة الشّمسيّة وخواصها. تستمر المجموعة الشمسية بعد نبتون لتشمل حزام كايبر و‌القرص المُبعثر و‌سحابة أورط، وهي ثلاث مجموعاتٍ متفرقةٍ من الأجرام الجليدية الصغيرة يُعتقد أنها نقاط الأصل لمعظم المذنبات المرصودة. على مسافة بعيدة من الشمس كان التنامي بطيئًا جدًا ليسمح للكواكب بالتشكّل قبل أن يتشتت السديم الشمسي، وبالتالي افتقر القرص الأولي إلى كثافة الكتلة الكافية للاندماج مُشكلًا كوكبًا. يبعد حزام كايبر عن الشمس مسافة تتراوح ما بين 30 و55 وحدةٍ فلكيةٍ، بينما يبعد القرص المبعثر بمسافة تفوق 100 وحدةٍ فلكيةٍ، وتبعد سحابة أورط  بحوالي 50,000 وحدةٍ فلكية. كان حزام كايبر في الأصل أكثر كثافةً وأقرب إلى الشمس مع وجود حافته الخارجية على بُعد 30 وحدة فلكية تقريبًا. كان من الممكن أن تكون حافته الداخلية وراء مداري أورانوس ونبتون مباشرة، اللذين كانا بدورهما أقرب بكثير إلى الشمس عندما تشكلا (على الأرجح في نطاق 15-20 وحدة فلكية)، وفي 50% من عمليات المحاكاة انتهى بهما الأمر في مواقعَ متقابلةٍ، حيث كان أورانوس أبعدً عن الشمس من نبتون.
تشكل المجموعة الشمسية وتطورها التطور اللاحق
وفقًا لنموذج نيس -بعد تكوين المجموعة الشمسية- استمرت مدارات جميع الكواكب العملاقة في التغير ببطءٍ متأثرةً بتفاعلها مع العدد الكبير من الكويكبات المتبقية. بعد 500-600 مليون سنة (منذ حوالي 4 مليارات سنة) تراجع الرنين المداري لكوكبيْ المشتري وزحل ليبلغ 2 : 1 حيث كان كوكب زحل يُكمل دورةً واحدةً حول الشمس مُقابل دورتين لكوكب المشتري. تسبب هذا الرنين في إحداث دفع جاذبية مُقابل الكواكب الخارجية، مما تسبب في اندفاع نبتون مُتجاوزًا أورانوس ومُتراجعًا إلى حزام كايبر القديم. نثرت الكواكب غالبية الأجرام الجليدية الصغيرة إلى الداخل، بينما كانت تتحرك هي إلى الخارج، ثم تبعثرت هذه الكويكبات بعيدًا عن الكوكب التالي الذي صادفته بطريقةٍ مماثلةٍ حيث كانت تحرك مدارات الكواكب إلى الخارج أثناء تحركها إلى الداخل. استمرت هذه العملية حتى تفاعلت الكويكبات مع كوكب المشتري، حيث دفعت جاذبيته الهائلة هذه الكويكبات إلى مدارات إهليلجية للغاية أو حتى طردتها تمامًا من المجموعة الشمسية، تسبب هذا في تحرك المشتري إلى الداخل قليلاً، تلك الأجرام التي نثرها المشتري في مدارات إهليلجية عالية للغاية شكلت سحابة أورط، والأجرام المبعثرة بدرجةٍ أقل بواسطة كوكب نبتون المهاجر شكلت حزام كايبر الحالي والقرص المبعثر. يفسر هذا السيناريو الكتلة المنخفضة الحالية لحزام كايبر والقرص المبعثر. أضحت بعض الأجرام المتناثرة -بما في ذلك كوكب بلوتو- مرتبطةً بالتجاذب مع مدار نبتون مما أجبرها على إحداث رنينٍ ذي حركةٍ متوسطةٍ. في النهاية أدى الاحتكاك داخل القرص الكوكبي إلى جعل مدارَيْ أورانوس ونبتون دائرييْن مرةً أُخرى.
تشكل المجموعة الشمسية وتطورها التطور اللاحق
على عكس الكواكب الخارجية لا يُعتقد أن الكواكب الداخلية قد هاجرت بشكل كبير على مدى عمر المجموعة الشمسية، لأن مداراتها ظلت مستقرة بعد فترة التأثيرات العملاقة.
نشأ سؤال آخر عن السبب وراء صغر حجم كوكب المريخ بالمقارنة مع كوكب الأرض، تقترح دراسة في هذا الصدد أجراها معهد ساوث ويست للأبحاث الكائن في مدينة سان أنطونيو بولاية تكساس، ونُشرت  في 6 يونيو 2011 تحت اسم «فرضية تغير الاتجاه الكبرى» أنَّ كوكب المشتري قد هاجر إلى الداخل لمسافة 1.5 وحدة فلكية، وبعدما تشكل زحل وهاجر إلى الداخل، وتموضع على مدى رنين ذي حركة متوسطة نسبته 2: 3 مع كوكب المشتري تفترض الدراسة أن كلا الكوكبين قد هاجرا إلى موقعيهما الحاليين. وبالتالي فإن كوكب المشتري قد استهلك الكثير من المواد التي كانت ستوجد كوكبًا أكبر من المريخ عن طريق كويكبات جافة وأجرام غنية بالمياه شبيهة بالمذنبات. ومع ذلك فمن غير الواضح ما إذا كانت الظروف في السديم الشمسي ستسمح لكوكبي المشتري وزحل بالعودة إلى موقعيهما الحاليين، فوفقًا للتقديرات الحالية يبدو أن هذا الاحتمال غير مرجح، علاوةً على ذلك توجد تفسيرات أخرى لكتلة المريخ الصغيرة.
تشكل المجموعة الشمسية وتطورها التطور اللاحق
يُعتقد أن اضطراب الجاذبية الناتج عن هجرة الكواكب الخارجية أدى إلى إرسال أعداد كبيرة من الكويكبات إلى المجموعة الشمسية الداخلية، متسببًا في استنفاد الحزام الأصلي بشدةٍ حتى وصل إلى كتلته المنخفضة للغاية التي يمتلكها اليوم. قد يكون هذا الحدث هو سبب ظهور فترة القصف الشديد المتأخر الذي وقع منذ حوالي 4 مليارات سنةٍ، بعد 500-600 مليون سنةٍ من تكوّن المجموعة الشمسية. استمرت هذه الفترة من القصف الشديد عدة مئاتٍ من ملايين السنين، وهي واضحة في الحفر التي لا تزال مرئيةً على الأجرام غير النشطة جيولوجيًّا في المجموعة الشمسية الداخلية مثل القمر وعطارد. يعود أقدم دليلٍ معروفٍ للحياة على الأرض إلى ما قبل 3.8 مليار سنة تقريبًا بعد نهاية فترة القصف الشديد المتأخر مُباشرةً.
تشكل المجموعة الشمسية وتطورها التطور اللاحق
يعتقد العلماء أن الاصطدامات كانت جزءًا منتظمًا -وإن كان نادرًا حاليًّا- من تطور المجموعة الشمسية يتضح استمرار حدوثها من خلال اصطدام المذنب شوميكر- ليفي 9 بالمشتري في عام 1994، وحدوث اصطدام كوكب المشتري لعام 2009 و‌انفجار تونغوسكا و‌نيزك تشيليابنسك، والاصطدام الذي أحدث فوهة بارينجر في أريزونا (قبل حوالي 50 ألف سنةٍ)، وبالتالي فإن عملية التنامي لم تنتهِ بعد، وربما لا تزال تشكل تهديدًا للحياة على الأرض.
على مدار تطور المجموعة الشمسية طُردت المذنبات من المجموعة الشمسية الداخلية بفعل جاذبية الكواكب العملاقة لتبتعد بآلاف الوحدات الفلكيّة إلى الخارج لتشكل سحابة أورط، وهي تجمع خارجي كروي من نوى المذنبات يقع على أبعد مسافةٍ لقوة سحب الجاذبية الخاصة بالشمس. في النهاية -بعد حوالي 800 مليون سنة- بدأ اضطراب الجاذبية الناجم عن المدّ المجرّي والنجوم العابرة والسحب الجزيئية العملاقة في استنفاد السحابة، وإرسال المذنبات إلى المجموعة الشمسية الداخلية. يبدو أيضًا أن تطور المجموعة الشمسية الخارجية قد تأثر بالتجوية الفضائية بفعل الرياح الشمسية والنيازك الدقيقة والمكونات المحايدة للوسط بين النجمي.
كان تطور حزام الكويكبات بعد القصف الشديد المتأخر محكومًا بشكل أساسي بالاصطدامات. تمتلك الأجرام ذات الكتلة الكبيرة جاذبيةً كافيةً للاحتفاظ بأي مادةٍ مقذوفةٍ عن طريق الاصطدام العنيف، ولكن في حزام الكويكبات ليس هذا هو الحال عادة، ونتيجةً لذلك تحطم العديد من الأجرام الكبيرة، وأحيانًا تشكّلت أجرام جديدة من بقايا اصطداماتٍ أقلَّ عُنفًا. لا يمكن تفسير وجود الأقمار حول بعض الكويكبات حاليًّا إلا على أنها كتلة متماسكة من المواد المنطلقة بعيدًا عن الجرم الأصلي والتي تفتقر إلى الطاقة الكافية للهروب تمامًا من جاذبيته.
تشكل المجموعة الشمسية وتطورها الأقمار
ظهرت الأقمار حول معظم الكواكب والعديد من أجرام المجموعة الشمسية الأخرى. ونشأت هذه الأقمار الطبيعية وفقًا لواحدة من ثلاث آلياتٍ ممكنة:
تدور حول كوكبي المشتري وزحل عدة أقمارٍ ضخمةٍ مثل آيو ‌أوروبا و‌غانيميد و‌تيتان، والتي من الممكن أن تكون قد نشأت من الأقراص المحيطة بكل كوكب عملاق بالطريقة نفسها التي تشكلت بها هذه الكواكب من القرص المحيط بالشمس، ويُستدل على هذه الآلية من خلال الحجم الضخم للأقمار وقربها من الكوكب التابعة له. يستحيل تحقق هاتين الصفتين بآلية الأسر بالجاذبية، بالإضافة إلى أن الطبيعة الغازية للكواكب السيارة تجعل تشكيل الحطام ناتجًا عن الاصطدامات أمرًا غير محتمل.
أما الأقمار الخارجية لهذه الكواكب فتتسم بصغر الحجم، وأن لها مساراتٍ مداريةً لا مركزيةً مع عشوائية ميلها المداري، وتُشير هذه الصفات إلى كون هذه الأقمار أجرامًا مأسورةً بالجاذبية. تدور أغلب هذه الأقمار حول كواكبها في اتجاهٍ معاكسٍ لاتجاه دوران الكواكب التي تتبعها. يعتبر القمر ترايتون التابع لكوكب نبتون أضخم هذه الأقمار المختلفة، والذي يُعتقد أنه جرم مأسور من حزام كايبر.
تشكل المجموعة الشمسية وتطورها الأقمار
نشأت الأقمار التابعة للأجرام الصلبة في المجموعة الشمسية من خلال آلية الاصطدمات بالإضافة أيضًا إلى آلية الأسر بالجاذبية. يدور حول كوكب المريخ قمران صغيران هما ديموس و‌فوبوس، ويُعتقد أنهما كويكبان مأسوران. يتكهن العلماء أن قمر كوكب الأرض تشكل نتيجة اصطدام عملاق مباشر فردي. من المحتمل أنه كانت لهذا الجرم المصطدم بالأرض كتلة مقاربة لكتلة كوكب المريخ، ويُعتقد أن الاصطدام حدث عند نهاية فترة الاصطدامات العملاقة. أطلق هذا الاصطدام بعض الكتل من وشاح الجرم المصطدم إلى مدارٍ حول الأرض، وهذه الكتل التحمت وتجمعت لتشكل القمر. يحتمل أن يكون هذا الاصطدام آخر حدثٍ اندماجيٍّ في سلسلة الاندماجات التي ساهمت في تشكل كوكب الأرض.
تشكل المجموعة الشمسية وتطورها الأقمار
وضع العلماء أيضًا فرضيةً تقترح تشكل جرمٍ بحجم كوكب المريخ عند إحدى نقاط لاغرانج الثابتة بين الشمس والأرض، عند النقطة (L4) أو عند نقطة (L5) قبل أن ينجرف بعيدًا عن موقعه. يُعتقد أن بعض الأقمار التابعة للأجرام ما وراء النبتونية -مثل قمر شارون التابع لكوكب بلوتو وقمر فانث التابع لكوكب أوركوس- تكونت بفعل الاصطدامات العملاقة. تُعدُّ الأنظمة القمرية «بلوتو-شارون» و«أوركوس-فانث» و«الأرض-القمر» أنظمةً غير عاديةٍ في المجموعة الشمسية والتي تبلغ فيها كتلة القمر نحو 1% على الأقل من كتلة الجرم الأكبر.
تشكل المجموعة الشمسية وتطورها المستقبل
يُقدِّر علماء الفلك أن الحالة الحالية للمجموعة الشمسية لن تتغير بشكل جذري حتى تستهلك الشمس كل وقود الهيدروجين لديها تقريبًا والموجود في نواتها عبر التفاعل الاندماجي مكونةَ الهيليوم، لتبدأ تطورها من النسق الأساسي لمخطط هرتزبرونغ-راسل إلى طور العملاق الأحمر. وستستمر المجموعة الشمسية في التطور حتى ذلك الحين.
اتّسم النّظام الشمسيّ بالفوضى على مدى نطاقاتٍ زمنيةٍ تُقدَّر بملايين السنين وملياراتها، ويرجع ذلك إلى قابلية مدارات الكواكب للتغيرات طويلة المدى. أحد الأمثلة البارزة على هذه الفوضى هو نظام نبتون – بلوتو الذي يقع في رنين مداري 2:3، فعلى الرغم من أن الرنين نفسه سيظل مستقرًا، إلا أنه من المستحيل التنبؤ بموضع بلوتو بأي درجة من الدقة تزيد على 10-20 مليون سنة «‌زمن ليابونوف» في المستقبل. مثال آخر هو الميل المحوري للأرض الذي بسبب الاحتكاك المتزايد داخل وشاح الأرض بفعل تفاعلات المد والجزر مع القمر إذ لا يمكن حسابه من نقطةٍ ما بين 1.5 و4.5 مليار سنةٍ من الآن.
تشكل المجموعة الشمسية وتطورها المستقبل
تُعدُّ مدارات الكواكب الخارجية فوضويةً على نطاقات زمنية طويلة للغاية، ويتراوح زمن ليابونوف بين 2 و230 مليون سنة. وفي جميع الحالات يعني هذا أن موضع كوكبٍ على طول مداره يستحيل التنبؤ به بأي درجة من درجات اليقين (لذلك على سبيل المثال يصبح توقيت الشتاء والصيف غير مؤكد)، ولكن في بعض الحالات قد تتغير المدارات نفسها بشكل كبير. تتجلى مثل هذه الفوضى بقوة باعتبارها تغيرات لا مركزية حيث تصبح مدارات بعض الكواكب أكثر أو أقل بيضاوية.
تشكل المجموعة الشمسية وتطورها المستقبل
المجموعة الشمسيّة مستقرة نسبيًّا من حيث إن من غير المحتمل أن يصطدم أي من الكواكب مع بعضها بعضًا، أو يُطرد أحدها من المجموعة الشمسية في بضعة ملياراتٍ من السنين القادمة. أما أبعد من ذلك في غضون خمسة مليارات سنةٍ أو نحوها، فقد تزداد اللامركزية لكوكب المريخ إلى حوالي 0.2، بحيث يقع على مدارٍ مارٍّ بالأرض، مما يؤدي إلى تصادم محتمل. في النطاق الزمني نفسه قد تزداد لامركزية كوكب عطارد، ويمكن أن يؤدي اقترابه الشديد من كوكب الزهرة نظريًا إلى طرده من المجموعة الشمسية تمامًا، أو إرساله في مسار تصادم مع كوكب الزهرة أو الأرض. يمكن أن يحدث هذا في غضون مليار سنةٍ وفقًا لعمليات المحاكاة العددية التي يكون مدار عطارد فيها مضطربًا.
تشكل المجموعة الشمسية وتطورها المستقبل
تطور النظام القمري مدفوع إلى حد كبير بقوى المد والجزر. يُحدِث القمر تحدبًا مدّيًا في الكوكب الذي يدور حوله (الكوكب الأولي) بسبب اختلاف قوى الجذب عبر قطر الكوكب الأولي. إذا كان القمر يدور في الاتجاه نفسه الذي يدور فيه الكوكب، وكان الكوكب يدور بشكل أسرع من الدورة المدارية للقمر، فإن التحدب المدّي سيظل مستمرًا في السحب في اتجاه القمر. وفي هذه الحالة ينتقل الزخم الزاوي المستمد من دوران الكوكب الأولي حول محوره إلى القمر التابع ليدور حول هذا الكوكب. لذا يكتسب القمر الطاقة ويبدأ في الدوران بشكلٍ حلزونيٍّ تدريجيًا نحو الخارج، بينما يتباطأ دوران الكوكب الأولي تدريجيًا.
تُعدُّ الأرض والقمر التابع لها أحد الأمثلة على هذا التكوين. فالقمر حاليًا مُقيد مدّيًا بالدوران حول الأرض. وتساوي الدورة الواحدة حول هذا الكوكب (تستغرق حاليًا حوالي 29 يومًا أرضيًا) دورة واحدة حول محوره، لذا فهو يُظهر دائمًا وجهًا واحدًا للأرض. سيستمر القمر في التراجع عن الأرض، وسيستمر تباطؤ دوران الأرض تدريجيًا. ومن الأمثلة الأخرى أقمار غاليليو لكوكب المشتري (بالإضافة إلى العديد من أقمار المشتري الأصغر) ومعظم أقمار زحل الكبيرة.
تشكل المجموعة الشمسية وتطورها المستقبل
يحدث سيناريو مختلف عندما يكون القمر إما يدور حول الكوكب الأولي بشكل أسرع من دوران الكوكب الأولي، أو عندما يدور في الاتجاه المعاكس لدوران الكوكب. في هاتين الحالتين يتباطأ التحدب المدّي خلف القمر في مداره. ففي الحالة الأولى ينعكس اتجاه نقل الزخم الزاوي، وبناءً عليه يزيد دوران الكوكب الأولي بينما يتقلص مدار القمر التابع. وفي الحالة الأخيرة يكون للزخم الزاوي لدوران الكوكب حول محوره ودوران القمر حول الكوكب إشارة معاكسة، لذلك يؤدي النقل إلى انخفاضٍ في حجم كلٍّ منهما (يلغي كلٌّ منهما الآخر). في كلتا الحالتين يتسبب التسارع المدّي في أن يدور القمر في مسار حلزوني  نحو الكوكب الأولي حتى يتفكك بسبب الضغوط المدية، مما قد يؤدي إلى إنشاء نظام حلقة كوكبية، أو اصطدامه بسطح الكوكب أو الغلاف الجوي. مثل هذا المصير ينتظر أقمار فوبوس التابعة للمريخ (في حدود 30 إلى 50 مليون سنة)، وقمر ترايتون التابع لنبتون (في حدود 3.6 مليار سنة)، وما لا يقل عن 16 قمرًا صناعيًا صغيرًا خاصًا بكوكبي أورانوس ونبتون، وقد يصطدم قمر ديسديمونا التابع لأورانوس بأحد الأقمار المجاورة له.
تشكل المجموعة الشمسية وتطورها المستقبل
الاحتمال الثالث هو المكان الذي يُقيّد القمر والكوكب الأولي مع بعضهما بعضًا. في هذه الحالة يبقى التحدب المدّي تحت القمر مباشرةً، ولا يحدث انتقال للزخم الزاوي، ولا تتغير الفترة المدارية، ويُعدّ بلوتو وقمره شارون مثالاً على هذا النوع من التكوين.
لا يوجد إجماع على آلية تشكل حلقات زحل، على الرغم من أن النماذج النظرية تشير إلى أن هذه الحلقات من المحتمل أن تكون قد تشكلت في وقت مبكر من تاريخ المجموعة الشمسية، إن البيانات التي حُصلَ عليها من المركبة الفضائية كاسيني-هويجنز تقترح أنها تشكلت في وقت متأخر نسبيًا.
ستأتي -على المدى الطويل- أكبر التغييرات في المجموعة الشمسية من التغيرات التي ستلحق بالشمس نفسها مع تقدمها في العمر. فمع استمرار الشمس في حرق مخزونها من وقود الهيدروجين ستزداد سخونةً وتحرق باقي الوقود بشكل أسرع، ونتيجةً لذلك ستصبح الشمس أكثر إشراقًا بنحو عشرة بالمئة كل 1.1 مليار سنة.
تشكل المجموعة الشمسية وتطورها المستقبل
في غضون 600 مليون سنة سيكون سطوع الشمس قد عطل دورة الكربون على الأرض لدرجة أن الأشجار والغابات (الحياة النباتية المعتمدة على التمثيل الضوئي ثلاثي الكربون) لن تكون قادرةً على البقاء، وفي حوالي 800 مليون سنة ستكون الشمس قد قتلت جميع أشكال الحياة المعقدة على سطح الأرض وفي المحيطات، وفي غضون 1.1 مليار سنة سوف يتسبب ناتج إشعاع الشمس المتزايد في تحرك المنطقة الصالحة للسكن على مدار كوكب الأرض إلى الخارج، ويجعل سطح الأرض شديد الحرارة بشكل يستحيل معه وجود الماء السائل هناك بشكل طبيعي، في هذه المرحلة ستختزل الحياة كلها إلى كائنات وحيدة الخلية. يمكن أن يؤدي تبخر الماء -وهو أحد غازات الدفيئة القوية- من سطح المحيطات إلى تسريع زيادة درجة الحرارة، مما قد يؤدي إلى إنهاء جميع أشكال الحياة على الأرض في وقت أقرب. خلال هذا الوقت من المُتوقع أنه مع الارتفاع التدريجي في درجة حرارة سطح المريخ، سينطلق ثاني أكسيد الكربون والماء المتجمد حاليًّا تحت الحُطام الصخري السطحي في الغلاف الجوي مما يؤدي إلى ظاهرة الاحتباس الحراري التي ستسخن الكوكب حتى تصل إلى ظروف موازية لظروف الأرض اليوم، مما يوفر مسكنًا مستقبليًّا مُحتملاً مدى الحياة، وبحدود 3.5 مليارات سنة من الآن ستكون ظروف سطح الأرض مماثلة لتلك الموجودة في كوكب الزهرة اليوم.
تشكل المجموعة الشمسية وتطورها المستقبل
في حوالي 5.4 مليار سنة من الآن ستصبح نواة الشمس ساخنة بدرجة كافية لتحفيز اندماج الهيدروجين في غلافها المحيط، وسيؤدي هذا إلى تمدد الطبقات الخارجية للنجم بشكل كبير، وسيدخل النجم مرحلة في حياته يسمى فيها العملاق الأحمر. خلال 7.5 مليار سنة ستتوسع الشمس إلى دائرة نصف قطرها 1.2 وحدة فلكية (أي 256 ضعف حجمها الحالي)، وعند طرف فرع العملاق الأحمر، ونتيجة لزيادة مساحة السطح بشكل كبير، سيكون سطح الشمس أكثر برودة (حوالي 2600 كلفن) مقارنةً بالآن وسطوعها أعلى بكثير، فستصل إلى 2700 مرة من السطوع الشمسي الحالي. في جزء من حياة الشمس وهي في طور العملاق الأحمر، ستكون لها رياح نجمية قوية ستحمل حوالي 33% من كتلتها، خلال هذه الأوقات من الممكن أن يصل تيتان القمر التابع لزحل إلى درجات حرارة السطح اللازمة لدعم الحياة.
تشكل المجموعة الشمسية وتطورها المستقبل
مع توسع الشمس ستبتلع الكوكبين عطارد والزهرة. ولكنّ مصير الأرض أقل وضوحًا، فعلى الرغم من أن الشمس ستغلف المدار الحالي للأرض، فإن فقدان النجم لكتلته (وبالتالي انخفاض جاذبيته) سيؤدي إلى تحرك مدارات الكواكب بعيدًا. إذا كان الأمر كذلك فقط، فمن المحتمل أن ينجو كوكبا الزهرة والأرض من الاحتراق. ولكن نشرت دراسة عام 2008 تشير إلى أنه من المحتمل ابتلاع الأرض نتيجة لتفاعلات المد والجزر مع الغلاف الخارجي الضعيف للشمس.
تشكل المجموعة الشمسية وتطورها المستقبل
تدريجيًا سيؤدي احتراق الهيدروجين في الغلاف المحيط بالنواة الشمسية إلى زيادة كتلة اللهب حتى تصل إلى حوالي 45% من الكتلة الشمسية الحالية. عند هذه النقطة ستصبح الكثافة ودرجة الحرارة عالية جدًا حتى إن الهيليوم سيبدأ في الاندماج مكونًا الكربون، مما سيؤدي إلى وميض الهيليوم، حيث ستتقلص الشمس من حوالي 250 إلى 11 ضعف نصف قطرها الحالي (النسق الأساسي)، وبالتالي سينخفض لمعانها من حوالي 3000 إلى 54 مرة من مستوى السطوع الحالي، وسترتفع درجة حرارة سطحها إلى حوالي 4770 كلفن، وستصبح الشمس عملاقًا أفقيًّا يحرق الهيليوم في نواته بطريقة مستقرة تشبه إلى حد كبير حرق الهيدروجين اليوم. ستستمر مرحلة اندماج الهيليوم 100 مليون سنة فقط، وفي النهاية سيتعين عليها أن تلجأ مرة أخرى إلى احتياطيات الهيدروجين والهيليوم في طبقاتها الخارجية وستتوسع مرة أخرى، وتتحول إلى ما يعرف باسم العملاق المقارب. هنا سيزداد سطوع الشمس مرة أخرى، ليصل إلى حوالي 2090 مرة من مستوى السطوع الحالي، وستبرد إلى حوالي 3500 كلفن ستستمر هذه المرحلة حوالي 30 مليون سنة، وبعد ذلك على مدار 100،000 سنة أخرى، ستتلاشى الطبقات الخارجية المتبقية للشمس، مما يؤدي إلى قذف تيار واسع من المادة إلى الفضاء وتشكيل هالة تُعرف باسم السديم الكوكبي. ستحتوي المادة المقذوفة على الهيليوم والكربون الناتجين عن تفاعلات الشمس النووية، مما يؤدي إلى استمرار تخصيب الوسط النجمي بالعناصر الثقيلة للأجيال القادمة من النجوم.
هذا حدث سلميّ نسبيًا لا يشبه أي مستعر أعظم، حيث تكون الشمس أصغر من أن تمر به كجزء من تطورها. أي راصد سيشهد هذا الحدث سيرى زيادة هائلة في سرعة الرياح الشمسية، ولكن ليس بما يكفي لتدمير كوكب بالكامل، ومع ذلك فإن فقدان النجم لكتلته يمكن أن يسبب حالة من الفوضى لمدارات الكواكب الباقية، على نحو قد يؤدي إلى اصطدامها ببعضها بعضًا، وقذف بعضها الآخر خارج المجموعة الشمسية، وتحطم البعض الآخر بسبب تفاعلات المد والجزر. بعد ذلك كل ما سيبقى من الشمس هو قزم أبيض، جرم شديد الكثافة بشكل غير عادي يُمثل 54% من كتلتها الأصلية ولكن فقط بحجم الأرض، في البداية قد يكون هذا القزم الأبيض ساطعًا بمعدل 100 مرة من سطوع الشمس الآن. وسيتكون بالكامل من مادة متحللة من الكربون و‌الأكسجين، ولكن لترتفع فيه درجات الحرارة بما يكفي لدمج هذين العنصرين. وهكذا ستبرد الشمس القزمة البيضاء تدريجيًا وتزداد خفوتًا.
بينما تموت الشمس ستضعف قوة جاذبيتها لجذب الأجرام المدارية -مثل الكواكب والمذنبات والكويكبات بسبب فقدان كتلتها- وستتوسع مدارات جميع الكواكب المتبقية، وإذا كانت الزهرة والأرض والمريخ لا تزال موجودةً فإن مداراتها ستقع تقريبًا على بُعد 1.4 وحدة فلكية (210,000,000 كـم)، و‌1.9 وحدة فلكية (280,000,000 كـم)، و‌2.8 وحدة فلكية (420,000,000 كـم) على التوالي، وستصبح هي والكواكب الأخرى المتبقية هياكل مظلمة ومتجمدة وخالية تمامًا من أي شكل من أشكال الحياة. ستستمر هذه الأجرام في الدوران حول نجمها، وتتباطأ سرعتها بسبب تزايد المسافة الفاصلة بينها وبين الشمس بفعل انخفاض جاذبية الشمس. وبعد ملياري سنةٍ عندما تبرد الشمس إلى حد 6000-8000 كلفن، سيتجمد الكربون والأكسجين في نواة الشمس، ليصبح أكثر من 90% من كتلتها المتبقية ذات بنية بلورية، وفي النهاية بعد حوالي واحد كوادريليون سنة، ستتوقف الشمس أخيرًا عن التألق تمامًا لتصبح قزمًا أسود.
تشكل المجموعة الشمسية وتطورها التفاعل المجري
تسافر المجموعة الشمسية بمفردها عبر مجرة درب التبانة في مدار دائري يبعد حوالي 30,000 سنة ضوئية من مركز المجرة، وتبلغ سرعتها حوالي 220 كم/ثانية، ولِكي تُكمل المجموعة الشمسيّة دورةً واحدةً حول مركز المجرة تحتاج إلى سنةٍ مجرّيّةٍ -وهي تتراوح بين 220-250 مليون سنةٍ أرضيةٍ- وقد أكملت المجموعة الشمسية منذ تكوينها ما لا يقل عن 20 دورةً من هذا القبيل.
تكهن العديد من العلماء بأن مسار المجموعة الشمسية عبر المجرة هو عامل في دورية الانقراضات الجماعية التي لوحظت في السجل الأحفوري للأرض، وتقترح إحدى الفرضيات أن التذبذبات الرأسية التي تحدثها الشمس أثناء دورانها حول مركز المجرة تجعلها تمر بانتظام عبر المستوى المجري. عندما يخرجها مدار الشمس خارج قرص المجرة، يكون تأثير المد المجرّي أضعف، لأنها تدخل قرص المجرة مرة أخرى، كما يحدث كل 20-25 مليون سنة، وتقع تحت تأثير «المد القرصي» الأقوى بكثير والذي -وفقًا للنماذج الرياضية- يزيد من تدفق مذنبات سحابة أورط إلى المجموعة الشمسية بمعامل 4، مما يؤدي إلى زيادة هائلة في احتمالية حدوث تأثير مدمر.
تشكل المجموعة الشمسية وتطورها التفاعل المجري
ومع ذلك يجادل آخرون بأن الشمس قريبة حاليًا من مستوى المجرة، ومع ذلك حدث الانقراض العظيم الأخير قبل 15 مليون سنة. لذلك لا يمكن للوضع الرأسي للشمس أن يفسر بمفرده مثل هذه الانقراضات الدورية، وأن الانقراضات تحدث بدلًا من ذلك عندما تمر الشمس عبر الأذرع الحلزونية للمجرة. الأذرع الحلزونية ليست موطنًا لأعدادٍ أكبرَ من السحب الجزيئية فقط، التي قد تؤدي جاذبيتها إلى تشويه سحابة أورط، ولكن أيضًا لتركيزاتٍ أعلى من النجوم المُسماة بالعمالقة الزرقاء الساطعة، التي تعيش لفتراتٍ قصيرةٍ نسبيًا ثم تنفجر بعنفٍ على شكل مستعرات عظمى.
تشكل المجموعة الشمسية وتطورها التفاعل المجري
على الرغم من أن الغالبية العظمى من المجرات في الكون تبتعد عن درب التبانة، إلا إن مجرة أندروميدا -أكبر عضوٍ في المجموعة المحلية من المجرات- تتجه نحوها بسرعة حوالي 120 كم/ثانية، وفي غضون 4 مليارات سنةٍ ستصطدم «أندروميدا» بمجرتنا «درب التبانة»، مما يتسبب في تشوه كليهما حيث ستعمل القوى المدّية على تشويه أذرعهما الخارجية لتصير ذيولًا مدية واسعة. إذا ما حدث هذا الاضطراب الأولي فإن علماء الفلك يطرحون احتمالية نسبتها 12% أن تُسحب المجموعة الشمسية إلى الخارج نحو الذيل المدّي لمجرة درب التبانة، واحتمالية 3% أن تصبح المجموعة الشمسية مرتبطة بفعل الجاذبية بمجرة أندروميدا أي ستصبح جزءًا منها، وبعد سلسلة أخرى من الضربات الخاطفة، والتي ترتفع خلالها احتمالية أن تُقذف المجموعة الشمسية خارجًا إلى 30%، ستندمج الثقوب السوداء الفائقة الخاصة بالمجرات. في النهاية وفي غضون 6 مليارات سنةٍ تقريبًا ستكمل مجرة درب التبانة وأندروميدا اندماجهما لتصبحا مجرة إهليلجية عملاقة. أثناء هذا الاندماج -وإذا كان هناك ما يكفي من الغاز- فإن الجاذبية المتزايدة ستجبر الغاز على الانتقال إلى مركز المجرة الإهليلجية المتكونة، وربما يؤدي هذا إلى تكوين نجم مكثف يسمى الانفجار النجمي لفترة قصيرة، بالإضافة إلى ذلك سيغذي الغازُ المتساقطُ الثقبَ الأسودَ المتشكل حديثًا، ويحوله إلى نواةٍ مجرّيةٍ نشطةٍ، ومن المحتمل أن تدفع قوة هذه التفاعلات المجموعة الشمسية إلى الهالة الخارجية للمجرة الجديدة، مما يحافظ عليها نسبيًا من الإشعاع الناتج عن هذه الاصطدامات.
تشكل المجموعة الشمسية وتطورها التفاعل المجري
من المفاهيم الخاطئة الشائعة أن هذا الاصطدام سيسبب اضطرابًا في مدارات الكواكب في المجموعة الشمسية. على الرغم من صحة أن جاذبية النجوم العابرة يمكن أن تفصل الكواكب لتنطلق إلى الفضاء بين النجمي، فإن المسافات بين النجوم كبيرة جدًا ما يعزز من ضآلة احتمال حدوث مثل هذا الاضطراب لأي نظامٍ نجميٍّ فرديٍّ بسبب الاصطدام بين مجرتي درب التبانة وأندروميدا. وعلى الرغم من أن المجموعة الشمسية ككل يمكن أن تتأثر بهذه الأحداث، إلا أنه من غير المتوقع أن تتعرض الشمس والكواكب للاضطراب.
ومع ذلك وبمرور الوقت ستزداد الاحتمالية التراكمية لحدوث اصطدامٍ بنجمٍ ما، ويغدو -عندئذٍ- اضطراب الكواكب أمرًا لا مفر منه. وبافتراض عدم حدوث سيناريوهات الانسحاق العظيم أو التمزق الأعظم لنهاية الكون، فإن الحسابات تشير إلى أن جاذبية النجوم العابرة ستجرد الشمس الميّتة تمامًا من كواكبها المتبقية في غضون 1 كوادريليون (10 15) سنة. وستُعلن هذه المرحلة نهاية المجموعة الشمسية، إذ على الرغم من إمكانية بقاء الشمس والكواكب، فإن المجموعة الشمسية ستُمحى من الوجود على كل حال.
تشكل المجموعة الشمسية وتطورها التسلسل الزمني
حُدد الإطار الزمني لتشكل المجموعة الشمسية باستخدام التأريخ الإشعاعي. ويُقدر العلماء أن عُمر المجموعة الشمسية هو 4.6 مليار سنة، يبلغ عمر أقدم حبيبات معدنية معروفة على وجه الأرض حوالي 4.4 مليار سنة. ويندر العثور على صخور بمثل هذه الأصالة، إذ يُعاد تشكيل سطح الأرض باستمرار عن طريق التعرية و‌البراكين و‌الصفائح التكتونية. ولتقدير عمر المجموعة الشمسية يستخدم العلماء النيازك التي تكونت خلال التكثيف المبكر للسديم الشمسي. تكاد تكون جميع النيازك التي عُثر عليها بعمر 4.6 مليارات سنة، مما يشير إلى أن المجموعة الشمسية لا بد أنها بمثل هذا العمر على الأقل.
تشكل المجموعة الشمسية وتطورها التسلسل الزمني
علاوة على ذلك ساهمت الدراسات التي أُجريت حول الأقراص المحيطة بالنجوم الأخرى بالكثير لإنشاء إطار زمني يوضح تكون المجموعة الشمسية. تحتوي النجوم التي يتراوح عمرها بين مليون و3 ملايين سنة على أقراص غنية بالغاز، في حين أن الأقراص المحيطة بالنجوم التي يزيد عمرها على 10 ملايين سنة إما أنها لا تحتوي على غاز وإما أنها تحتوي على القليل منه، مما يشير إلى أن الكواكب العملاقة بداخلها قد توقفت عن التكوُّن.
مُلاحظة: التواريخ والأوقات في هذا التسلسل الزمني تقريبية ويلزم اعتبارها مؤشرًا ذا قيمة أسية فقط.
جين قافز
الينقول أو الجينات القافزة أو الجين القابل للنقل أو المنتقل ((بالإنجليزية: Transposon)‏ ترانسبورون) هي جينات على حمض نووي ريبوزي منقوص الأكسجين يمكنها التحرك اٍلى مواقع مختلفة داخل الجينوم الخلوي لخلية بعينها (مجموع الصبغيات) ، وينغرز في كروموسوم ما، تسمى العملية بالانتقال. يمكن خلال الانتقال أن تحدث طفرة أو تغير جزء من حمض نووي ريبوزي منقوص الأكسجين في الجينوم. وتعتبر مثالا عن العناصر الوراثية المتحركة التي اٍكتشفتها بربرة مكلنتوك في بداية سيرتها العلمية، و التي نالت بفضلها جائزة نوبل لعام 1983.
الجين القافز و غرز (وراثة) أو حذف (وراثة) نوكليوتيد أو أكثر هي تغيرات في سلسلة الدنا ، معظمها يحدث على أجزاء غير مهمة في الدنا، ولا ينتج عنها سوءا. ولكن بعض تلك الطفرات يمكن أن يعطي حاملها صفة تميزه عن الآخرين، فيكون أكثر قوة أو أكثر سرعة أو أكثر نجاحا في الحصول على الغذاء مثلا ؛ أي يصبح مهيئا بطريقة أفضل للعيش في بيئته. كما يمكنه توريث تلك الصفات المميزة إلى نسله.