هجرة الكواكب 13

   ثلاث طرق لتفسير حدوث هجرة الكواكب
 الأولى تصف عملية نقل الغاز التي يدفع فيها القرص الكوكبي أو يطرد الكوكب إلى موقع جديد،
الثانية تُظهر التفاعل التجاذبي بين الأجسام المتجاورة، أين يبدد الجسم الأكبر الجسم الأصغر ويخلق بذلك قوة معاكسة ومساوية على نفسه،
 أما الثالثة فهي راجعة لتأثير تجاذبي مغاير، وهو قوة المد، التي تظهر أساسا بين النجم والكوكب وتميل لتُترجم في مدارات أكثر دائرية.
وكما يبدو للبعض كمفاجأة، هناك قبولٌ أن هجرة الكواكب قد شكلت وأثرت على هندسة النظام الشمسي بشكل كبير.
 في الواقع، يفسر ماضيه الحيوي وجودَ وخصائص وحدات متعددة من النظام الشمسي، ويُظهر أن النظام الشمسي قد لا يكون فريدا كما اعتقدنا قبلا.
إذن، كيف تحركت الكواكب منذ ولادتها؟ بدأ كل شيء بهجرة الكوكب الأكبر المشتري نحو الداخل في النظام الشمسي.
يُعتَقد أن العملاق الغازي الذي يفوق وزنه وزن الكواكب الأخرى مجتمعة قد تحرك إلى غاية مدار المريخ، أي على بُعد 1.5 وحدة فلكية عن الشمس، قبل أن يعود إلى موقعه الحالي أي أبعد بأربع مرات.
لحسن حظ المريخ، كان هذا بعد 600 مليون سنة من نشأة النظام الشمسي (حوالي 4 مليار سنة خلت) قبل تشكل أي من الكواكب الأرضية حيث كانت الكواكب الغازية الأربعة فقط تحتكر السماء
في ذلك الوقت، كان كل من المشتري، زحل ، أورانوس ونبتون يملكون مدارات مضغوطة أكثر وكانت محاطة بقرص كثيف من الأجسام الجليدية الصغرى. طبعة فنية للنظام الشمسي.
 سُحب المشتري باتجاه الشمس في النوع الأول من هجرة الكواكب، الغاز المدفوع، الذي تعمل تأثيراته بشكل مختلف يتعلق بكتلة الكوكب. بالنسبة للكواكب ذات الكتل الصغيرة، مثل الأرض، تظهر الآلية عندما يخلق مدار الكوكب اضطراباً على الغاز المحيط أو القرص الكوكبي ساحباً موجات الكثافة اللولبية إليه. 
قد تحدث حالة من عدم التوازن بين قوة التفاعل مع اللوالب داخل وخارج مدار الكوكب، جاعلاً الكوكب يكتسب أو يفقد كمية حركة زاوية (angular momentum).
 إذا حدث فقدان في كمية الحركة، يهاجر الكوكب باتجاه الداخل، وإذا حدث اكتساب فهو يهاجر نحو الخارج. يعرف هذا بالنوع الأول (Type I) من الهجرة ويحدث في مقياس زمني قصير بالنسبة إلى مدة حياة قرص التنامي.
 في حالة الكواكب ذات الكتلة الكبيرة، مثل المشتري، يمسح السَّحب القوي للجاذبية فراغات كبيرة في القرص تُنهي النوع الأول من الهجرة وتسمح للنوع الثاني (Type II) بالحدوث، هنا تدخل المواد إلى الفراغ وبدورها تحرك الكوكب والفراغ إلى الداخل خلال مقياس التنامي الزمني للقرص. ربما هذه الآلية تفسر سبب تواجد الكواكب الشبية بالمشتري الساخنة في مدارات قريبة من نجمها الأم في الأنظمة الشمسية الأخرى. يرجع النوع الثالث من هجرة الغاز المسحوب أحيانا لهجرة الهرب، حيث الدوامات واسعة المقياس في القرص توجه الكوكب بسرعة نحو النجم في بضع عشرات من المدارات.
 الأنواع الثلاثة لهجرة القرص.
 نشأ فهمنا الأفضل لكيفية تحرك الكواكب عبر مراحل تطور النظام الشمسي من النموذج الجميل، الذي اقترحته تعاونية دولية لعلماء الفلك سنة 2005. ويقترح هذا النموذج أن الحواف الداخلية للقرص الجليدي، حوالي 35 وحدة فلكية من الشمس، بدأ أبعد الكواكب بالتفاعل مع الكويكبات أو الأجسام الكوكبية (planetesimals) الجليدية، مُحفِّزا النوع الثاني من الهجرة لكي يحدث:
التشتت التجاذبي (gravitational scattering).
 تراكمت الكويكبات من كوكب إلى آخر، ما تسبب تدريجيا في الهجرة الخارجية لكل من أورانوس، نبتون، زحل وحزام الكويكبات. طردت الجاذبية الكبيرة للمشتري الأجسام الجليدية التي اقتربت منه إلى مدارات اهليلجية بعيدة أو خارج النظام الشمسي بأكمله، ما يجعله يحتفظ بالزخم أو كمية الحركة الزاوية، وبالتالي يكمل رحلته نحو الداخل. هناك امتداد لهذه النظرية يسمى "نموذج المسمار الكبير" (Grand tack model) التي سميت نسبة للسير الغريب لهجرة المشتري باتجاه الشمس قبل أن يتوقف ليعود للهجرة نحو الخارج.
 مثل مركب شراعي يغير اتجاهه نحو العوامة. على المسافة التي يفترض أن يلتحم فيها المريخ لاحقا، حدث كنس للمواد بعيدا بسبب وجود المشتري.   وأدى ذلك إلى توقف نمو المريخ والمنطقة الغنية بالمادة التي تشكلت فيها كلّ من الأرض والزهرة، مفسرة أحجامها على التوالي.
 يسافر العملاق الغازي كذلك مانعا المواد الحجرية في حزام الكويكبات من التكتل في أجسام أكبر بفعل تأثيرات جاذبيته الكبيرة. رغم أن المشتري بادل مواقعه مع حزام الكويكبات مرتين، كانت التحركات بطيئة جدا لدرجة أن التصادمات كانت ضئيلة، حيث تجسد في إزاحة خفيفة.
  النموذج الجميل، Gomes et al. 2005 لكن لماذا توقفت هجرة المشتري إلى الأعماق النارية للشمس؟ لا يسعنا هاهنا سوى شُكر زحل. بينما كان الكوكبان يبتعدان عن بعضهما، يُعتقد أن أنهما أصبحا معلقين في 2:1 صلة مدارية (اثنين مقابل واحد).
هذا يعني أن لكل دورة يقوم بها زحل حول الشمس، يدور المشتري اثنتين. أظهر النموذج الجميل أن اقتران الكواكب زاد من اختلاف المركز المداري وسريعا زعزع استقرار النظام بأكمله.
  أجبر المشتري زحل على الابتعاد ، دافعا بذلك نيتون وأورانوس إلى مدارات اهليلجية فائقة أين بعثرت تجاذبيا القرص الجليدي بعيدا داخل وخارج النظام الشمسي.
وقد كاد هذا الاضطراب في الأدوار أن يبعثر القرص الأصلي بكامله. تُظهر بعض النماذج أيضا أن نبتون قد دُفع خلف أورانوس ليصبح أبعد كوكب عن الشمس كما نعرفه الآن. وعلى مرّ الزمان اعتدلت مدارات الكواكب الأبعد إلى المسارات الدائرية تقريبا والتي نرصدها اليوم.
 يفسر النموذج الجميل غياب مجتمع كثيف من الأجسام ما وراء نبتون وموقع حزام كويبلر وسحابة أورط.
كما أنه يفسر خليط الأجسام الحجرية والجليدية في حزام الكويكبات، مثل الكوكب القزم الغني بالمياه، سيريس (Ceres) الذي يعود أصله ربما للحزام الجليدي.
 يتزامن التناثر السريع للأجسام الجليدية، أي منذ حوالي 4 مليار سنة خلت، مع مطلع الفترة الأخيرة للقصف الثقيل، التي سُجلت في الغالب من الوجه الآخر للقمر. لكن هنالك مشاكل مع النموذج الجميل الأصلي، أين أظهرت المحاكاة أن صلة الاقتران التدريجي 2:1 للمشتري وزحل قد نتجت عن نظام شمسي داخلي مضطرب جدا، توجب أن يكون كوكب المريخ قد طُرد منه.
 لاحقا بعد توصل الأبحاث إلى 'النموذج 2 الجميل' (Nice 2 Model)، الذي يقترح من جهته أن التناثر التدريجي للأجسام الكوكبية سبَّب تعلق الكوكبين الغازيين العملاقين في صلة المدار 3:2 (ليس الطرح الأصلي 2:1)، ليسمح بذلك للنموذج الجميل للتعامل مع نظام شمسي داخلي مستقر. انطباع الفنان حول الحزام المتفرق.
وعكس هجرة الغاز المسحوب و الانتشار التجاذبي، تعمل قوى المد عبر سلّم زمني أطول بكثير يمتد لملايير السنين. تبدأ العملية بفعل آلية كوزاي (Kozai mechanism) التي تقترح ضخ الإنحراف المركزي في مدارات الكواكب.
 بينما تقوم قوى المدّ بتصحيح هذا الأثر بإعادة مداراتها مستديرة (re-circularising)، فتكون الكواكب في مدارات قريبة. وبينما يُعتقد أن مدارات الكواكب الأرضية بقيت مستقرة قليلا خلال مراحل تطور النظام الشمسي، يُحتمل أن هذه العملية التدريجية قد قامت بتبديل مساراتها قليلا وستبقى تفعل ذلك.
ساعدتنا معرفتنا بكيفية تطور نظامنا الكوكبي في الإجابة على أسئلة كثيرة حول الكواكب الخارجية الغريبة، لكن بقي هناك الكثير لنعرفه. مثل هذا السؤال الذي يقول:
 لماذا نرصد العديد من الكواكب الغامضة الشبيهة بالمشتري قريبة من نجمها الأم، ومع غياب تأثير أجسام كبيرة أخرى، ألا يجد ربه أن يكون قد ابتُلع؟ ربما قامت تفاعلات القرص الكوكبي بالانفصال في هذا القرب من النجم وتغلب قوى المد، أو ربما نحن نصوّر اللقطة قبل أن يلقى الكوكب مصيره.
 في الوقت الراهن، المزيد من الملاحظات، والأهم من ذلك، المزيد من الاكتشافات حول الكواكب خارج المجموعة الشمسية هي التي ستخبرنا!

هجرة الكواكب 12

هجرة الكواكب 11

نصف المحور الكبير للمدار (بالوحدات الفلكية)
تشغل أجسام حزام كويپر منطقة لها شكل طارة torus واقعة وراء مدار نپتون (في الصفحة المقابلة). وتتنبأ نظرية الهجرة الكوكبية بأن ثمة تركيزات لهذه الأجسام موجودة في مدارات يوجد رنين بينها وبين مدار نپتون (داخل الأقواس الزرق في الشكل العلوي). وتدل الأرصاد الحديثة على أن نحو ثلث أجسام حزام كويپر المعروفة مداراتها (النقاط الحمر) تسير في مدارات لها رنين 2:3، وهي بالتالي شبيهة بمدار پلوتو (الصليب الأخضر). ومن المتوقع ألا يعثر إلا على عدد ضئيل من الأجسام في المدارات القريبة جدا من مدار نپتون (المنطقة المظللة).

هجرة الكواكب 10

متوسط البعد عن الشمس (مقدرا بالوحدات الفلكية)
يبين هذا المخطط هجرة كواكب النظام الشمسي في الوقت الذي تكوّنت فيه هذه الكواكب (أعلى اليسار)، وفي الوقت الحالي (أسفل اليسار).
ويُعتقد بأن مدار المشتري تقلّص تقلصا طفيفا، في حين توسعت مدارات زحل وأورانوس ونپتون.
(لم تتأثر منطقة الكواكب الداخلية بهذه العملية إلا تأثرا طفيفا.)
وطبقا لهذه النظرية، كان پلوتو يتحرك في الأصل في مدار دائري.
ومع ارتحال نپتون باتجاه الخارج فقد دفع پلوتو بقوة إلى مدارٍ برنين 2:3، وبالتالي فإن دورته تتناسب مع دورة نپتون (في الأعلى). وقد أجبرت ثقالة نپتون مدار پلوتو ليصبح ذا اختلاف مركزي أكبر، وأشد ميلا على مستوي مدارات الكواكب الأخرى.

هجرة الكواكب 9

ارتحل كوكب نپتون المتكون حديثا وسط حشد من الأجسام الصغيرة الصخرية والجليدية تسمى كويكبات (الصفحة المقابلة). ومع أن بعضها قد صدم نپتون، فإن معظمها تبعثر بفعل ثقالة نپتون باتجاه المشتري الذي قذفها إلى خارج النظام الشمسي (في الأعلى). وفي عملية بعثرة نموذجية اكتسب نپتون طاقة، وانتقل مساره بحركة لولبية نحو الخارج انتقالا طفيفا جدا. وربما سببت بلايين من المواجهات المماثلة هجرة الكوكب إلى مداره الحالي

هجرة الكواكب 8

تُرى ما العلاقة بين هذه الأجرام وكواكب نظامنا الشمسي؟ وفقا للنموذج السائد لتكوّن الكواكب، اندمجت الكواكب العملاقة في نظامنا الشمسي خلال عملية جرت على مرحلتين: في المرحلة الأولى، تجمعت الكويكبات الصلبة معا لتكوّن لب كوكب بدائي. بعد ذلك جَذَب هذا اللبُّ، تثاقليا، غلافا غازيا ضخما من السديم المحيط به. ويتعين على هذه العملية أن تكون اكتملت في نحو 10 ملايين سنة من تكوّن السديم الشمسي نفسه، وذلك طبقا لما يستخلص من الأرصاد الفلكية لعمر أقراص الكواكب البدائية الموجودة حول النجوم الفتية الشبيهة بالشمس.
وعلى مسافة تبعد أقل من 0.5 وحدة فلكية عن نجم ما، تكون كمية المادة في القرص البدائي غير كافية لتكثيف أَلباب الكواكب البدائية الصلبة. وفضلا على ذلك، فثمة شك في إمكان كوكب بدائي في مدار قريب جذبَ قدرٍ كاف من الغاز المحيط به ليكوّن غلافا ضخما لكوكب شبيه بالمشتري.
 وأحد الأسباب ناشئ عن الهندسة البسيطة: فالجسم الموجود في مدار صغير يقطع مسافة في الفضاء أقصر مما يقطعه جسم في مدار أكبر.
 ثم إن القرص الغازي يكون أسخن كلما اقترب من النجم، ومن ثم فإن احتمال تكثفه على لب كوكب بدائي يكون أقل. وقد قُدمت هذه الاعتبارات حججا لدحض تكوّن كواكب عملاقة في مدارات بدورات جد صغيرة.
وبدلا من ذلك، اقترح بعض العلماء النظريين أن الكواكب العملاقة المزعومة خارج النظام الشمسي ربما تكون قد تكوّنت على مسافات تبعد عدة وحدات فلكية عن النجم، ثم هاجرت إلى الداخل فيما بعد.
 وثمة ثلاث آليات لهجرة المدارات الكوكبية قيد النقاش، اثنتان منها تتضمنان تآثرات بين القرص الغازي والكوكب البدائي، وهذه التفاعلات تسمح للكواكب بالحركة مسافات طويلة من المواقع التي وُلِدت فيها ما بقي هناك قرص ضخم.
فوفق نظرية التآثرات بين القرص الغازي والكوكب البدائي التي قدمها گولدرايتش وتريمين يكون الكوكب محجوزا بسريان الغاز نحو الداخل والذي يتنامى على النجم البدائي، وربما ينغمر في النجم أو ينفصل عن الغاز عندما يصبح قريبا من النجم. أما الآلية الثانية فهي أن التآثر يجري مع قرص من الكويكبات وليس مع قرص غازي:
 إن كوكبا عملاقا مطمورا في قرص ضخم جدا من الكويكبات قد يتبادل الطاقة والزخم الزاوي مع القرص عن طريق التبعثر التثاقلي والتآثرات الرنينية.
كما سيتقلص مداره على طول الطريق إلى الحافة الداخلية للقرص، وذلك على مسافة لا تبعد عن النجم أكثر من بضعة أمثال نصف قطر هذا النجم.
والآلية الثالثة هي تبعثر الكواكب الكبيرة التي إما أنها تكونت في مدارات قريبة بعضها من بعض سعيا لاستقرار طويل الأمد، أو تكوّنت وهي في طريقها إلى هذه المدارات.
 ويتعذر التنبؤ بنتائج هذه العملية، إلا أنها تؤدي عموما إلى مدارات ذات اختلافات مركزية كبيرة لكلا الكوكبين.
وفي بعض الحالات التي تحدث مصادفة، ينتقل أحد الكواكب المبعثرة إلى مدار له اختلاف مركزي.
ويقترب هذا الكوكب من النجوم كثيرا عند حضيضه إلى درجة تمكّن الاحتكاك المدّي من جعل مدار الكوكب دائريا في نهاية المطاف.
أما النجم الآخر، فيتبعثر إلى مدار بعيد على هيئة قطع ناقص. وتسمح جميع هذه الآليات بمدى واسع من أنصاف الأقطار والاختلافات المركزية لمدارات الكواكب وذلك للكواكب التي كتب لها البقيا.
إن هذه الأفكار ليست مجرد تعديل بسيط للنموذج المألوف لتكوّن الكواكب.
وهي تتحدى التوقعات السائدة على نطاق واسع، والتي تذهب إلى أن أقراص الكواكب البدائية حول النجوم الشبيهة بالشمس تتطور عموما إلى نظم كوكبية عادية مثل نظامنا الشمسي.
ومن المحتمل أن معظم الكواكب تُولَد في تشكيلات غير مستقرة، وأن تؤدي الهجرة الكوكبية اللاحقة إلى نتائج تختلف تماما من نظام إلى آخر، بسبب حساسيتها للخصائص الابتدائية للقرص.
هذا وإن شرح الرابطة بين الكواكب الرفيقة المكتشفة حديثا خارج نظامنا الشمسي وبين كواكب نظامنا الشمسي يتطلب المزيد من التطورات النظرية والرصدية.
ومع ذلك فهناك أمر واحد لا شك فيه، وهو أن الفكرة القائلة بأن الكواكب يُمكن أن تغير مداراتها تغييرا كبيرا هي فكرة وجدت لتبقى.

هجرة الكواكب 7

في الشهر4/1999 أعلن الفلكي <P .R. بتلر> [من المرصد الأنكلو-أسترالي] وزملاؤه عن اكتشاف ما يبدو وكأنه أول حالة معروفة لنظام كوكبي مكوّن من عدة أجسام بضخامة المشتري تدور حول نجم شبيه بالشمس. (ولم يكن قد اكتُشِف قبل ذلك إلا نُظُم لا تحوي سوى رفيق واحد بضخامة المشتري.) هذا النجم هو أپسيلون أندروميدي Upsilon Andromedae، الذي يبعد عن نظامنا الشمسي نحو 40 سنة ضوئية، وهو أضخم قليلا من الشمس، وأشد تألقا منها بنحو ثلاث مرات.
ويذكر الفلكيون أن تحليلهم للأرصاد يبيّن أن النجم أبسيلون أندروميدي يؤوي ثلاثة رفاق، أقربها إلى النجم تبلغ كتلته 70 في المئة على الأقل من كتلة المشتري، وهو يتحرك في مدار دائري تقريبا يبعد عن النجم بمقدار 0.06 وحدة فلكية أي نحو 9 ملايين كيلومتر. أما الرفيق الأبعد فتبلغ كتلته نحو أربعة أمثال كتلة المشتري، ويتحرك في مدار اختلافه المركزي كبير، ومتوسط نصف قطره 2.5 وحدة فلكية ـ وهذا يعادل نصف نصف قطر مدار المشتري. أما الجسم المتوسط، فإنه أضخم مرتين على الأقل من المشتري، وله مدار ذو اختلاف مركزي معتدل، ونصف قطره الوسطي 0.8 وحدة فلكية.
ولو ثبت هذا الأمر، لطرحتْ هندسة هذا النظام بعضَ التحديات والفرص المثيرة للاهتمام فيما يخص النماذج النظرية لنشوء النظم الكوكبية وتطورها. وقد انتهى عدد من المتخصصين بالديناميك (التحريك) الفلكي ـ ومن بينهم أنا ـ إلى أن تشكيل هذا النظام الافتراضي هو، في أحسن الأحوال، يكاد يكون مستقرا. فالاستقرار الدينامي للنظام سيتحسن تحسنا كبيرا إذا لم يَحْوِ رفيقا في الوسط. إن هذا أمر جدير بالملاحظة، إذ إن الشواهد الرصدية على وجود الرفيق الأوسط أضعف من شواهد وجود الرفيقين الآخرين.
ويبدو أن نظام أبسيلون أندروميدي يخالف جميع الآليات التي وُضِعت لها نظريات، والتي تجعل الكواكب العملاقة تهاجر نحو الداخل من الأفلاك البعيدة التي نشأت فيها. وإذا أدت التآثرات بين الكواكب الأولية القرصية إلى اضمحلال المدارات، فإن الأكثر احتمالا أن يكون الكوكب الأكثر ضخامة هو أول كوكب يولد، ومن ثَم يُعثر عليه على أقصر مسافة من النجم ـ وهذا وضع مخالف للنمط الذي يسود نظام أبسيلون أندروميدي. ولو أن الرفيقين الأقرب إلى النجم والأبعد عنه كانا موجودين، لقدّم النظام مثالا على نموذج التبعثر الذي تسببه الكواكب بعضها لبعض، وهو نموذج يهاجر فيه كوكبان ضخمان إلى مدارين قريبين أحدهما من الآخر، ومن ثَم يبعثر كل منهما الآخر تثاقليا، بحيث يشغل أحدهما في نهاية المطاف مدارا دائريا تقريبا قريبا من النجم، والآخر مدارا بعيدا له اختلاف مركزي. والصعوبة التي تواجه هذا السيناريو هي أنه يُتوقع عندئذ أن ينتقل الرفيق الأثقل وزنا إلى المدار الصغير، والرفيق الأخف وزنا إلى المدار البعيد ـ وهذا مخالف للسمات المميزة لنظام أبسيلون أندروميدي.
تُرى، هل يمكن أن يكون هذا النظام مزيجا لهذين السيناريوهين، أي أن يكون اضمحلالا مداريا ناجما عن التآثرات بين الكواكب الأولية ـ القرصية في حالة الجسم الداخلي، وبعثرة تثاقلية متبادلة بين الرفيقين الآخرين؟ من المحتمل أن تندخل أيضا عمليات نشوء وتطور مختلفة كليا، كتفتت الغيمة الغازية للنجوم الأولية، التي يُظن أنها تولِّد نظما مكونة من نجوم متعددة ورفقاء من الأقزام السمر.
وإذا لم يوجد سوى الرفيقين الأقرب إلى النجم والأبعد عنه، فإن النظام سيكون مشابها من الوجهة الهندسية للنظم التقليدية الثلاثية النجوم، المكوَّنة من نجمين أحدهما قريب من الآخر ونجم بعيد في مدار له اختلاف مركزي. ولا نملك في الوقت الحاضر سوى تخمينات فيما يخص نظام أبسيلون أندروميدي، وسوف يساعد المزيد من الرصد والتحليل على تحديد عدد الرفقاء وكتلها وعناصر مداراتها.
إن طرق الاكتشاف التي استخدمت حتى الآن، غير قادرة على اكتشاف نظم كوكبية شبيهة بنظام كوكبنا الشمسي، وذلك يعود إلى أن الارتعاشات النجمية بسبب الكواكب، التي هي بحجم أرضنا والتي تدور في أفلاك قريبة من نجومها ـ أو التي هي بحجم المشتري والتي تدور في أفلاك بعيدة عن نجومها ـ مازالت أخفض من العتبة threshold القابلة للرصد. ومن ثم فمن السابق لأوانه القفز إلى النتائج المتعلقة بالوجود الفلكي لكواكب شبيهة بالأرض. إن فهمنا لأصل الأجسام الرفيقة لنجوم شبيهة بالشمس، والتي تم تعرّفها منذ عهد قريب، لا بد من أن يتطور، وسوف يؤدي ذلك إلى زيادة فهمنا لنظامنا الشمسي.

هجرة الكواكب 6

في بداية الثمانينات توصلت دراسات نظرية،
أجراها P. گولدرايتش و S. تريمين
[وكان كلاهما يعمل في معهد كاليفورنيا للتقانة (CIT)]
وآخرون غيرهما، إلى أن القوى التثاقلية بين كوكب بدائي وقرص الغاز المحيط به، وكذلك فقد الطاقة بسبب القوى الناشئة عن لزوجة الوسط الغازي، قد تؤدي إلى تبادلات كبيرة جدا للطاقة والزخم الزاوي بين الكوكب البدائي والقرص.
وإذا اختلفت عزوم الدوران ـ التي تؤثر بها مادة القرص الموجودة داخل مدار الكوكب البدائي عن تلك التي تؤثر بها مادة القرص الواقعة خلفه مباشرة ـ اختلافا قليلا، فقد تحدث تغيرات عنيفة وسريعة في مدار الكوكب. لكن تجدر الإشارة، مرة أخرى، إلى أن هذا الاحتمال النظري لم يلق سوى القليل من الاهتمام من قبل الفلكيين الآخرين في تلك الأيام. ولما لم يكن لدينا سوى نظامنا الشمسي كمثال، فقد استمر منظرو تكوّن الكواكب بافتراض أن الكواكب وُلدت في مداراتها المرصودة حاليا.
بيد أن البحث عن كواكب خارج النظام الشمسي الذي أُجري على مدى السنوات الخمس الماضية أدى إلى اكتشاف علامات ممكنة على حدوث هجرة كوكبية.
فلدى قياس الفلكيين ارتعاشات النجوم القريبة ـ التي تبعد 50 سنة ضوئية عن نظامنا الشمسي ـ عثروا على ما يؤكد أن أكثر من دستة من الأجرام الرفيقة التي لها حجم المشتري تدور حول نجوم السلسلة في مدارات صغيرة جدا. وقد اكتُشف أول كوكب مزعوم ـ وهو يدور حول النجم پيگاسي 51 Pegasiعام 1995 من قبل فلكييْن سويسريين هما M. مايوروD. كويلوز
[من مرصد جنيف] عندما كانا يجريان مسحا للنجوم الثنائية.
 وسرعان ما أيد نتيجة أرصادهما W .G. مارسي وP .R. بتلر، وهما فلكيان أمريكيان يعملان في مرصد ليك Lick بكاليفورنيا. وبحلول الشهر 6/1999 اكتُشف 20 جرما كل منها مرشح لأن يكون كوكبا خارج النظام الشمسي، وقد اكتُشف معظمها من قبل مارسي وبتلر.
وحدث هذا الاكتشاف في سياق برامج أَنجزت مسح قرابة 500 من النجوم القريبة الشبيهة بالشمس خلال السنوات العشر الماضية. هذا وإن التقنية المستعملة في عمليات البحث هذه ـ والتي تقيس انزياحات دوپلر لخطوط النجوم الطيفية بغية تحديد التغيرات الدورية في السرعات النجمية ـ لا تعطي إلا حدا أدنى لكتل رفقاء النجوم. وكان لمعظم الكواكب المرشحة كتلٌ حدها الأدنى يعادل كتلة المشتري تقريبا، وأنصاف أقطار مداراتها أقل من 0.5 وحدة فلكية.

هجرة الكواكب 5

ولحسن الحظ، فإن الأرصاد الحديثة التي أُجريت لأجسام حزام كويپر وفرت وسيلة لاختبار صحة هذه النظرية.
وقد اكتُشف أكثر من 174 من هذه الأجسام بحلول منتصف عام 1999، وكان لمعظمها دورات مدارية تزيد على 250 عاما، ومن ثم فقد جرى تعقّبها في أقل من 1 في المئة من مداراتها.
ومع ذلك، فقد أمكن تحديد وسائط parameters مدارية موثوقة إلى حد معقول لخمسة وأربعين من هذه الأجسام (انظر الشكل في الصفحة المقابلة).
 والتوزع المداري لهذه الأجسام ليس له نمط مدارات منتظمة قريبة من الدائرية وصغيرة الميل كما يُتوقع من مجموعة بدائية من الكويكبات التي لم تتعرض للاضطرابات.
 وبدلا من ذلك، فإننا نعثر على دليل قوي على وجود فجوات وتركيزات في هذا التوزيع. وثمة قسم كبير من أجسام حزام كويپر هذه يتحرك في مدارات على هيئة قطوع ناقصة وبرنين 2:3، وهي تشبه مدار پلوتو.
 ثم إن أجسام حزام كويپر الموجودة في مدارات داخل المدار 2:3 غير موجودة تقريبا ـ وهذا ينسجم مع تنبؤات نظرية تراجع الرنين resonance sweeping.
ومع ذلك، فمازال ثمة سؤال مهم: هل توجد أجسام في حزام كويپر في الرنين 1:2 عددها قريب من تلك الأجسام في الرنين 2:3، كما تقتضي نظرية هجرة الكواكب؟
 وما نمط التوزع المداري على مسافات أبعد عن الشمس؟
في الوقت الحاضر، يمكن القول بأن إحصاء أجسام حزام كويپر بعيد عن الكمال، ومن ثَم فلا يمكن تقديم جواب شاف عن هذا السؤال. بيد أن مركز الكواكب الصغيرة Minor Planet Center، في كامبردج بولاية ماساتشوستس، أعلن عشية عيد الميلاد من عام 1998 أنه اكتشف أول جسم في حزام كويپر يدور برنين 1:2 مع نپتون.
وبعد يومين أعلن المركز عن رصده جسما آخر هناك يسير في مدارٍ رنينه 1:2.
ولكل من هذين الجسمين اختلاف مركزي كبير، وقد يتبين أنهما جسمان ينتميان إلى طائفة كبيرة من أجسام حزام كويپر التي تسير في مدارات مماثلة.
وقد حُدِّدَ في البداية أن هذين الجسمين يسيران في مداريهما برنينين 2:3 و 3:5 على التوالي، لكن الأرصاد الحديثة التي أُجريت عام 1998 بينت بقوة أن التحديدات الأولى كانت غير صحيحة.
وتؤكد هذه الحادثة العرضية الحاجة إلى التعقب المتواصل لأجسام حزام كويپر المعروفة بغية تحديد توزعها المداري بدقة.
 ويتعين علينا أيضا الإقرار بأخطار المبالغة في تفسير مجموعة بيانات، مازالت قليلة، عن مدارات أجسام حزام كويپر.



واختصارا نقول إنه على الرغم من عدم إمكان استبعاد تفسيرات أخرى، فإن التوزع المداري لأجسام حزام كويپر يوفّر شواهد قوية متزايدة على هجرة الكواكب. وتوحي البيانات بأن نپتون وُلِدَ بعيدا عن الشمس مسافة قدرها 3.3 بليون كيلومتر، ثم ابتعد عنها نحو 1.2 بليون كيلومتر آخر ـ وهذه رحلة طولها يعادل زهاء 30 في المئة من نصف قطر مداره الحالي: وفيما يخص أورانوس وزحل والمشتري، كان حجم الهجرات أصغر، وربما كانت بنسب 15 و 10 و 2 في المئة على التوالي. وتجدر الإشارة إلى أن التقديرات أقل وثوقية في حال هذه الكواكب الثلاثة، وذلك يعود إلى أنها، خلافا لنپتون، لم تستطع أن تخلّف بصمة مميزة مباشرة في مجموعة أجسام حزام كويپر.



لقد حدثت معظم هذه الهجرات خلال مدة تقل عن 100 مليون عام، وهذه تعدّ مدة طويلة إذا ما قارناها بالمدة التي استغرقها تكوّن الكواكب ـ التي طولها، على الأرجح، أقل من 10 ملايين سنة ـ ولكنها مدة قصيرة مقارنة بعمر النظام الشمسي الذي هو 4.5 بليون سنة. وبعبارة أخرى، فإن هجرة الكواكب حدثت في بواكير تاريخ النظام الشمسي، ولكن في المراحل المتأخرة من عملية تكون الكواكب. لقد كانت الكتلة الكلية للكويكبات المبعثرة نحو ثلاثة أمثال كتلة نپتون. ويرد هنا السؤال عمّا إذا كان من الممكن حدوث تغيرات مدارية أعنف في النُّظُم الكوكبية في أزمنة أبكر، حين كان القرص البدائي المكوّن من الغبار والغاز يحوي مادة أكثر، وربما قدرا أكبر من الكواكب البدائية protoplanets، في مدارات قريبة تتنافس فيما بينها في عملية التنامي.

هجرة الكواكب 4

وبالطبع، فلو كان پلوتو هو الجسم الوحيد الموجود وراء نپتون، لبقي هذا التفسير لمداره غير قابل للتحقيق، وذلك على الرغم من كونه مثيرا للاهتمام في كثير من تفصيلاته. لكن هذه النظرية تقدم تنبؤات محددة حول توزع مدارات الأجسام في حزام كويپر، وهو ما تبقى من القرص البدائي من الكويكبات الصغيرة وراء نپتون .
وبافتراض أن أكبر الأجسام في حزام كويپر البدائي كانت صغيرة جدا إلى درجة تجعلنا نهمل الاضطرابات التي تحدثها في الأجسام الأخرى في الحزام، فإن الآلية الدينامية للدفع الرنيني لن تؤثر في پلوتو فحسب، بل أيضا في جميع الأجسام التي تتجاوز مدار نپتون، إذ تزيحها عن مداراتها الأصلية.
ونتيجة لذلك، سوف توجد تركيزات مهمة للأجسام في مدارات ذات اختلاف مركزي عند أشد رنينين لنپتون، وهما 2:3 و 1:2. وهذه المدارات هي قطوع ناقصة أنصاف محاورها الكبيرة(2) تبلغ 39.5 وحدة فلكية و47.8 وحدة فلكية على التوالي.
وستوجد تركيزات أكثر تواضعا من الأجسام التي تجتاز مدار نپتون برنينات أخرى مثل 3:5.
 هذا وإن طائفة الأجسام الأقرب إلى نپتون من تلك التي لها المدار الرنيني 2:3 ستُستنزف بشدة بسبب تراجع الرنين resonance sweeping الذي يعم تلك المنطقة، وأيضا لأن الاضطرابات التي يُحدثها نپتون ستؤدي إلى عدم استقرار مدارات أي أجسام متبقية. وبالمقابل، فإن الكويكبات التي تنامت على مسافة تتجاوز 50 وحدة فلكية من الشمس يُتوقع ألا تتعرض لاضطرابات شديدة، وأن تكون ما انفكت تدور في مداراتها التي كانت تسلكها في توزعها البدائي.

هجرة الكواكب 3

وفي العقود التي تلت اكتشاف پلوتو عام 1930، ازداد الغموض الذي يكتنف هذا الكوكب. وقد وجد الفلكيون أن معظم المدارات التي تقطع مدار نپتون غير مستقرة ـ فالجرم الذي يسير في مثل هذه المدارات إما أن يصطدم بنپتون، وإما أن يُقذف به من النظام الشمسي الخارجي خلال زمن قصير نسبيا، طوله عادة أقل من 1 في المئة من عمر النظام الشمسي.
لكن المدار المتميّز الذي يسبح فيه پلوتو والقاطع لمدار نپتون محمي من الاقترابات الكبيرة من العملاق الغازي بسبب ظاهرة تسمى تَرجُّح الرنين resonance libration. إن پلوتو ينجز دورتين حول الشمس خلال الزمن الذي ينجز فيه نپتون ثلاثا؛ ومن ثم يقال إن مدار پلوتو يوجد في حالة رنين 2:3 مع مدار نپتون.
وتضمن الحركتان النسبيتان للكوكبين أنه عند اجتياز پلوتو لمدار نپتون، فإنه يكون بعيدا جدا عن الكوكب الأكبر. وفي الواقع، فإن المسافة بين پلوتو ونپتون لا تقل أبدا عن 17 وحدة فلكية.
وفضلا على ذلك، فإن حضيض perihelion پلوتو ـ أي أقرب نقطة من مداره إلى الشمس ـ يقع دوما فوق مستوي مدار نپتون، وهذا يحافظ على الاستقرار المداري الطويل الأمد لپلوتو. هذا وإن المحاكيات الحاسوبية للحركات المدارية للكواكب الخارجية، التي تأخذ في اعتبارها تأثيرات اضطراباتها المتبادلة، تشير إلى أن عمر العلاقة بين مداري پلوتو ونپتون يمتد إلى بلايين السنين، وسيستمر بلايين أخرى من السنين.
 وپلوتو منخرط في رقصة كونية رشيقة مع نپتون تمكّنه من تفادي التصادمات مع العملاق الغازي طوال العمر الكلي للنظام الشمسي.
تُرى، كيف جرت الأمور التي أسفرت عن مثل هذا المدار الغريب لپلوتو؟ لقد أثار هذا السؤال في الماضي عدة تفسيرات حدسية، وكانت كلها تتضمن مواجهات كوكبية.
بيد أن ثمة تطورات جوهرية حدثت منذ عهد قريب تتعلق بفهم الدينامية المعقدة لظاهرة الرنين بين المدارات، وبتحديد الدور الذي يتسم بالازدواجية في توليد كل من الشواش chaos والاستقرار الاستثنائي في النظام الشمسي.
واستنادا إلى هذه المجموعة الجديدة من التطورات، تقدمتُ عام 1993 بفرضية مؤداها أن پلوتو وُلِدَ وراء نپتون في منطقة تفصلها عنه مسافة ليست كبيرة، وأنه كان يسير في البداية في مدار قريب من الدائري وذي ميل طفيف، مثلما هي الحال في الكواكب الأخرى، لكنه نُقِلَ إلى مداره الحالي بوساطة التآثرات التثاقلية الرنينية resonant gravitational interactions مع نپتون.
 إن إحدى السمات الرئيسية لهذه النظرية هي أنها لا تستند إلى الفرضية القائلة بأن الكواكب الغازية العملاقة تكوّنت مفصولة عن الشمس بنفس مسافاتها (أبعادها) الحالية. وتذهب فرضيتنا، خلافا للفرضيات الأخرى، إلى أنه حدثت هجرة للمدارات الكوكبية في وقت مبكر من تاريخ النظام الشمسي، وأن مدار پلوتو غير المألوف دليل على هذه الهجرة.



لقد بدأت هذه الهجرة في مرحلة كانت فيها عملية تكوّن الكواكب قد اكتملت تقريبا، وليس تماما. وكانت العمالقة الغازية ـ المشتري وزحل وأورانوس ونپتون ـ أنهت تقريبا تكتّلها من السديم الشمسي، ولكن مجموعة متخلفة من الكويكبات planetesimals ـ وهي أجسام جليدية وصخرية، معظمها لا يزيد قطره على بضع عشرات من الكيلومترات ـ بقيت بين هذه العمالقة. أما التطور اللاحق الأبطأ نسبيا للنظام الشمسي فكان يتمثل في تبعثر scattering أو تنامي accretion الكويكبات بفعل الكواكب الرئيسية (انظر الشكل في الصفحة 12). ولأن التبعثر الكوكبي أدى إلى قذف معظم حطام الكويكبات إلى مدارات بعيدة أو غير معروفة ـ خارج النظام الشمسي في معظم الحالات ـ حدث فَقْد محسوس للطاقة المدارية والزخم الزاوي من مدارات الكواكب العملاقة. ولكن كتلها المختلفة والمسافات المتفاوتة التي تفصلها عن الشمس، جعلت تقاسم هذا الفقد غير متساو بين الكواكب العملاقة الأربعة.



لننظر، بوجه خاص، في التطور المداري لنپتون، وهو أبعد الكواكب العملاقة حينما كان يبعثر سرب الكويكبات الواقعة في جواره. ففي البداية، كانت الطاقة المدارية النوعية المتوسطة للكويكبات (أي الطاقة المدارية لوحدة الكتلة) مساوية للطاقة المدارية النوعية المتوسطة لنپتون نفسه، ومن ثم فلم يكسب نپتون أو يفقد طاقة من التآثرات التثاقلية مع هذه الأجسام. بيد أن سرب الكويكبات قرب نپتون استُنْزِف في وقت لاحق من الأجسام المنخفضة الطاقة التي انتقلت إلى المجال التثاقلي للكواكب العملاقة الأخرى. وقد جرى قذف معظم الكويكبات هذه في نهاية الأمر خارج النظام الشمسي بوساطة المشتري الذي هو أثقل الكواكب جميعا.



وهكذا، وبمرور الوقت، تجاوزت الطاقة المدارية النوعية للكويكبات التي قابلها نپتون الطاقةَ المدارية النوعية لنپتون ذاته. وخلال التبعثرات التالية، كسب نپتون طاقة مدارية وهاجر باتجاه الخارج. كذلك، فإن زحل وأورانوس كسبا طاقة مدارية وارتحلا بحركة لولبية نحو الخارج. وبالمقابل، فإن المشتري فَقَدَ طاقة مدارية، ووازَن فقده هذا ما كسبته الكواكب الأخرى والكويكبات، مما أدى إلى الحفاظ على الطاقة الكلية للنظام. بيد أنه لما كان المشتري ثقيلا جدا ومتزودا بطاقة مدارية وزخم زاوي كبيرين، فإن تأثر مداره كان ضئيلا.



كان أول وصف لاحتمال حدوث مثل هذه التعديلات الدقيقة في مدارات الكواكب العملاقة في مقالة نُشرت عام 1984 ولم تلفت إليها انتباها يذكر، كتبها <A .J. فرنانديز> من أوروگواي و<H-W. إپ> من تايوان، وهما فلكيان كانا يعملان معا بمعهد ماكس پلانك في ألمانيا. وبقي بحثهما هذا مغمورا ولم يعلّق عليه أي من العلماء النظريين الذين يدرسون تكوّن الكواكب، وربما كان سبب ذلك أن البحث لم يدعم بأي أرصاد ولم يتوصل إلى نتائج نظرية.



وفي عام 1993 قدمتُ نظريةً تنص على أنه بينما كان مدار نپتون يتوسع ببطء، فإن المدارات الرنانة مع مدار نپتون كانت تتوسع أيضا. وفي الحقيقة، فلا بد من أن تكون هذه المدارات اندفعت بقوة عبر پلوتو، بافتراض أن هذا الكوكب كان أصلا يسبح في مدار قريب من الدائري، ميله صغير، ويقع وراء نپتون. وقد بيّنتْ حساباتي أن هناك احتمالا كبيرا بأن أي أجسام من هذا القبيل لا بد من أنها كانت معرضة باحتمال كبير لأن «تؤسر» وتُدفع نحو الخارج على طول المدارات الرنينية خلال هجرة نپتون. وفيما كانت هذه الأجسام تتحرك نحو الخارج، فلا بد من أن تكون الاختلافات المركزية لمداراتها وميول هذه المدارات قد أخذت قيما أكبر بفعل عزم الدوران التثاقلي الرنيني الذي يؤثر به نپتون. (يشبه هذا الأثر الزيادة في سعة نوسان (تذبذب) أرجوحة في ملعب، وذلك بالقيام بدفعها دفعات دورية صغيرة بتردد يساوي التردد الطبيعي للأرجوحة.) ومن ثم فإن الاختلاف المركزي الأعظم النهائي سيوفّر قياسا مباشرا للمسافة التي ارتحلها نپتون. ووفقا لهذه النظرية، فإن الاختلاف المركزي لمدار پلوتو، وهو 0.25، يوحي بأن نپتون هاجر نحو الخارج مسافة تقدر بخمس وحدات فلكية على الأقل. وفي وقت لاحق، عَدَّلتُ هذه القيمة إلى 8 وحدات فلكية، وذلك بعد الاستعانة بالمحاكيات الحاسوبية، كما قَدّرْتُ أن المدة الزمنية التي استغرقتها الهجرة ينبغي أن تكون في حدود بضع عشرات من ملايين السنين، وذلك لتفسير ميل مدار پلوتو.

هجرة الكواكب 2

وفضلا على ذلك، فقد تغيرت مدارات أقمار الكواكب تغيرا كبيرا منذ تكوّنها.
 وعلى سبيل المثال، يُعتقد أن القمر تكوّن بعيدا عن الأرض بمسافة قدرها 30000 كيلومتر (00 186 ميل) ـ لكنه يبعد عنها الآن
000 384كيلومتر. لقد تراجع القمر بنحو000 100 كيلومتر في البليون سنة السابقة فقط بسبب القوى المدّيّة
[وهي عزوم دوران (ازدواجات) torques تثاقلية صغيرة]
التي تمارسها أرضنا. كذلك، فإن كثيرا من توابع الكواكب الخارجية تدور واحدة إثر الأخرى لا تفصل بينها مسافات كبيرة. فمثلا، إن الدورة المدارية لگانيميد Ganymede، وهو أكبر أقمار المشتري، تعادل ضعف الدورة المدارية ليوروپا Europa الذي تبلغ دورته المدارية ضعف الدورة المدارية لأيو Io.
ويُعتقد أن هذا التزامن الدقيق هو نتيجة لتطور تدريجي في مدارات التوابع سبّبته القوى المدية التي تمارسها الكواكب على التوابع التي تدور حولها.
وحتى عهد قريب، لم يجر التطرق، إلا بقدر محدود، إلى الفكرة القائلة بأن تشكل configuration مدارات الكواكب مرّ بتغيرات جوهرية منذ تكوّنها.
بيد أن بعض التطورات اللافتة للنظر خلال السنوات الخمس الماضية تشير إلى أن الكواكب ربما ارتحلت فعلا من مداراتها الأصلية. وقد بيّن اكتشاف حزام كويپر Kuiper belt أن نظامنا الشمسي لا تقف حدوده عند پلوتو، فهناك ما يقرب من 000 100 «كوكب صغير» جليدي (تقع أقطارها بين 100 و 1000 كيلومتر) وعدد أكبر من الأجسام الأصغر، تشغل منطقة تمتد من مدار نپتون ـ الذي تفصله عن الشمس مسافة تقدّر بنحو 4.5 بليون كيلومتر ـ امتدادا يعادل ضعف هذه المسافة على الأقل. ويُبرز توزع هذه الأجسام سمات جلية غير عشوائية يعجز النموذج الحالي للنظام الشمسي عن تفسيرها بسهولة.
وتوحي النماذج النظرية لأصل هذه الخواص الفريدة باحتمال مثير للاهتمام مفاده أن حزام كويبر يحمل بصمات للتاريخ المداري للكواكب الغازية العملاقة ـ وبالتحديد أن هذا الحزام يحتفظ بدليل على انتشار بطيء لمدارات هذه الكواكب حدث عقب تكوّنها.
وأكثر من ذلك، فإن الاكتشاف الحديث لكواكب عديدة بحجم المشتري تدور حول نجوم قريبة شبيهة بالشمس في مدارات صغيرة بصورة غير عادية، هو حدث ركز الاهتمام أيضا على هجرة الكواكب.
 وإنه لأمر صعب أن نفهم تكوّن هذه الكواكب المزعومة على مثل هذه المسافات الصغيرة من النجوم الأم (التي تدور حولها). وقد ذهبت بعض الفرضيات حول أصلها إلى أنها تنامت على مسافات أكبر تفصلها عن النجوم الأم ـ وهي مسافات تقارب البعد بين المشتري والشمس ـ ثم هاجرت إلى مواقعها الحالية.



حتى بضع سنوات فقط، كانت الأجرام الكوكبية الوحيدة المعروفة فيما وراء نپتون هي پلوتو وتابعه شارون. وقد ظلت حالة پلوتو زمنا طويلا تتعارض مع النظريات السائدة حول أصل النظام الشمسي، فهو أقل ضخامة بآلاف المرات من الكواكب الأربعة الغازية العملاقة الخارجية، ومداره مختلف جدا عن مدارات الكواكب الرئيسية الثمانية الأخرى شبه الدائرية، والموجودة تقريبا في مستوى واحد، والمنفصلة انفصالا كبيرا بعضها عن بعض. إن مدار پلوتو ذو اختلاف مركزي eccentric: ففي دورة واحدة كاملة له حول الشمس، يتغير بعده عنها من 29.7 إلى 49.5 وحدة فلكية(1). ثم يرتفع في مداره 8 وحدات فلكية فوق المستوي الوسطي لمدارات الكواكب الأخرى وينخفض 13 وحدة فلكية(1) تحت هذا المستوي (انظر الشكل في هاتين الصفحتين). وطوال نحو عقدين من دورته المدارية، التي قدرها 248 سنة، يظل پلوتو أقرب إلى الشمس من نپتون.

هجرة الكواكب 1

من السمات المرئية المألوفة للنظام الشمسي أن كل كوكب يسير حول الشمس في مداره (فلكه) المحدد تماما، بحيث يحافظ على مسافات مقننة تفصله عن جيرانه. وقد حافظت الكواكب على دورانها السماوي هذا منذ أن بدأ الفلكيون بتسجيل حركاتها، كما أن النماذج الرياضياتية تبين أن هذا التشكيل المستقر تماما لمدارات هذه الكواكب ظل موجودا طوال كامل تاريخ النظام الشمسي الذي يقدّر طوله بنحو 4.5 بليون سنة.
ومن ثم فمن الطبيعي الافتراض أن الكواكب «وُلِدَتْ» في المدارات التي نرصدها الآن فيها.
ومما لا شك فيه أن هذه هي أبسط الفرضيات. وقد قبل الفلكيون المعاصرون عموما أن المسافات المرصودة التي تفصل الكواكب عن الشمس تحدد أماكن ولادتها في السديم الشمسي، وهو القرص البدائي من الغاز والغبار الذي نتج النظام الشمسي منه.
وقد وفرت أنصاف أقطار مدارات الكواكب الوسيلة لاستنتاج توزع الكتل داخل السديم الشمسي. واستنادا إلى هذه المعلومات الأساسية، استخلص العلماء النظريون وجود قيود على طبيعة تكوّن الكواكب وعلى المُدَد التي استغرقتها في تكوّنها.
ومن ثَمّ فإن قدْرا كبيرا من فهمنا لبواكير تاريخ النظام الشمسي يُبْنى على الفرضية التي مفادها أن الكواكب تكوّنت أصلا في مداراتها الحالية.
بيد أنه من المقبول على نطاق واسع أن كثيرا من الأجسام الأصغر حجما في النظام الشمسي ـ النجميات والمذنبات وأقمار (توابع) الكواكب ـ غيّرت مداراتها خلال الأربعة بلايين سنة ونصف البليون السابقة، وأن هذه التغيرات كانت، في بعض الحالات، أكثر إثارة مما هي في حالات أخرى.
وهلاك مذنب شوميكر-ليڤي 9 Shoemaker-Levy إثر صدمه لكوكب المشتري عام 1994 يمثل دليلا ساطعا على الطبيعة الدينامية (التحريكية) لبعض أجسام النظام الشمسي.
 بل إن ثمة أجساما أصغر ـ تقدّر أقطارها بالمكرونات والمليمترات، كالجسيمات بين الكوكبية التي تنفصل عن المذنبات والنجميات ـ تخضع لتغيرات مدارية تدريجية، إذ تتحرك حركة لولبية سلسة نحو الشمس ثم تستقر على بعض الكواكب التي تصادفها.

ASROC ( لصاروخ مضاد للغواصات)

 

هو نظام صاروخي مضاد للغواصات في كل الظروف الجوية.
 سفينة سطح ، طائرة دورية أو مروحية مضادة للغواصات تكتشف غواصة عدو باستخدام سونار
أو أجهزة استشعار أخرى
 تقوم السفينة المهاجمة بإطلاق صاروخ ASROC يحمل طوربيد صوتي موجه
 أو قنبلة نووية عمومية (NDB) على مسار باليسي غير موجه نحو الهدف.
في نقطة محددة سلفاً على مسار الصاروخ ،
 تنفصل الحمولة عن الصاروخ
وتنشر مظلة للدخول إلى المياه
 ودخول المياه بسرعة منخفضة
وبحد أدنى من الضوضاء القابلة للكشف.
ينشط عند دخول الماء الطوربيد ،
 الذي يسترشد بنظام السونار الخاص به ،
 والمنزل على الهدف باستخدام السونار النشط أو السونار المفعل.
المقاول: هانيويل
الوزن: (488 كجم)
الطول: (4،5 متر)
القطر:  (42،2 سم)
Warhead: Mk-46 Torpedo
الدفع: صاروخ وقود صلب
المدى التشغيلي:  22 كيلومتر
السرعة: دون سرعة الصوت
 منصة الإطلاق:
 Mk-16 box-launcher
 قاذفة صواريخ Mk-10 
قاذفة صواريخ Mk-26
Mk 41 VLS
المستخدمين:
البحرية الأمريكية (متقاعد )
البرازيل
كندا
 ألمانيا
 اليونان
 إيطاليا
 اليابان
المكسيك
جمهورية كوريا
 باكستان
إسبانيا
تايوان
 تايلاند
 تركيا

السمك الطائر

 Exocet
الوزن: 670 كجم
الطول: 4،7 م
القطر: 34،8 سم
 طول الجناح : 1،1 م
المحرك: محرك دافع  صلب
المدى: 70-180 كيلومتر
ارتفاع الطيران: البحر القشط
السرعة:  92.0 ماخ
التوجيه: التوجيه بالقصور الذاتي ومحطة رادار نشط صاروخ موجه
MM38 = تطلق من السطح
AM39 = يطلق من الجو
SM39 = يطلق من الغواصات
MM40 = يطلق من السطح

OTOMAT / TESEO SSM

 
Otomat / Teseo
هي عبارة عن صاروخ مدمر إيطالي الصنع ومضاد للسفن ومناطق الساحلية تم بناؤه في البداية
من قبل الشركة الإيطالية Oto Melara بالاشتراك مع شركة Matra ، وصنعته MBDA الآن .
يأتي الاسم ، للنسخة الأولى ، من اسم اثنين من بناة ( OTO Melara MAT ra)
 وبالنسبة للإصدارات الأخيرة ، من الكلمة الإيطالية لـ Theseus.
صنف MILAS هو صاروخ مضاد للغواصات.
Roketsan
الشركة المصنعة للصواريخ التركية وقعت اتفاقا في عام 2010 مع MBDA
 لتصميم وتطوير وانتاج الجيل الجديد من محرك الصاروخ  Otomat.
 Otomat هو صاروخ مضاد للسفن طويل المدى قادر على الوصول إلى حوالي 180 كيلومتر
بسرعة متوسطة من 1،000 - 1،100 كيلومتر في الساعة ).
 يتم تخزينها وإطلاقها في صندوق من الألياف الزجاجية يزن 1.610 كجم محملة بالكامل.
هذه الحاوية لها شكل مستطيل لاستيعاب الأجنحة الثابتة للصاروخ وميلها 15 درجة.
عند الإطلاق ، تدفع المعززات الصاروخ إلى ارتفاع 200 متر
 قبل بدء المحرك الرئيسي
 ويتم إجراء نزول إلى 20 مترًا
 تحتوي صواريخ Otomat Mk2 على رابط بيانات لتحديثات منتصف الدورة التدريبية.
تم تصميمها لضرب أهدافها في الغوص بطول 180 متر
أو في وضع القشط البحري على ارتفاع 2 متر
 مع قدرة رأس حربي 210 كيلوجرامات  على ثقب يصل إلى 80 مم  من الفولاذ.
صمم الرأس الحربي ليتفجر داخل السفينة بقوة الانفجار الموجه إلى قاع السفينة المستهدفة.
يبلغ سعة خزان الوقود المتوسيط ​​جسم الصاروخ 90 لتر
  خلف خزان الوقود هو محرك TR-281 ARBIZON III ،
وهو عبارة عن طائرة توربينية بسيطة.
 تبلغ قوة التعزيز المزدوج ROXEL 75 كجم  لكل منها
 وتوفر تسارعًا قدره 6 غرامًا لمدة أربع ثوانٍ
ضوابط الطيران أربعة أجنحة رئيسية قابلة للطي القابلة للتوجيه
 وأربع جناحات التحكم الذيل.
 هيكل مصنوع من سبائك خفيفة
 أساسا الألومنيوم.
 يمتلك الباحث النشط في الرادار
 في النسخة الإيطالية  تبلغ حوالي 8 كم  مع هدف متوسط ​​الحجم ،
ولكن عادة ما يتم تنشيطه على مسافة أقصر ( المهمة النموذجية).
يوجد الرأس الحربي في المقدمة
 خلف قسم الرادار وأمام جهاز قياس الارتفاع الراديوي
وبعض الأنظمة الإلكترونية الأخرى.
الرأس الحربي HE هو من النوع الخارق للدروع
 ولديه حشو من نوع Hertol سعة 65 كجم
بالإضافة إلى 16 شحنة صغيرة نصف قطرية تنفجر بشكل جيد داخل السفينة بعد الانفجار الرئيسي
 وتبلغ قدرة اختراق الدروع حوالي 7-8 سم 
في تخطيط نموذجي
 هناك 4-8 صناديق من الألياف الزجاجية
مع وجود الصاروخ في الداخل ، ممسكًا بسكة حديدية في السقف.
 الوزن الكلي هو 1،610 كجم
يتم تضمين ارتباطات البيانات في أنظمة التحكم
TESEO
ERATO
تمتلك شركة ERATO
وحدات تحكم محوسبة CLIO
 في حين تمتلك TESEO لوحات تحكم MM / OJ-791
 تزن 570 كلغ
 مع 4 كيلوواط (5.4 حصان)
من متطلبات الطاقة الكهربائية.
يسمى ارتباط البيانات نظام PRT400
والمكونات هي
 PTR402 للصاروخ (كجهاز استقبال)
 PRT401 للمرسل (السفينة)
PTR403 (محمولة بواسطة طائرة هليكوبتر).
نظام PRT404 للسفن الخفيفة
نظام PRT405 للطائرات المروحية.
القوة الشاملة لهذا الصاروخ هي المدى الطويل ، السرعة ، قدرات القشط البحري والرأس الحربي القوي.
يتم وضع التعزيزات التي قدمها ROXEL على الأجنحة ،
 مما يعطي سرعة كافية تسمح للناقلة بالتشغيل ،
بينما تفتح الأجنحة ،
 ثم في 4 ثوان يصل الصاروخ إلى سرعة 250 م / ث وارتفاع 200 م ،
 ويثبت رحلته وينزل إلى 20 م الإبحار على علو منخفض.
في هذا الوقت ، يسمح الطيار التلقائي ومقياس الارتفاع بإمساك الاتجاهات الصحيحة إلى الهدف.
ويطير الصاروخ عند حوالي 1000 كم / ساعة مع أربع جحافل متقاطعة في الخلف خلف الأجنحة الثابتة الرئيسية للحفاظ على السلاح.
 نظام رادار ثنائي الأبعاد: السلاح ببساطة يستمر في الطيران إلى السفينة ، مع هبوط الارتفاع من 20 إلى
 في ظروف بحرية جيدة ، 2-3 م. إن الرأس الحربي ثقيل ، 210 كيلوجرامات
والجزء المتفجر للانفجار ينحصر في الاتجاه الهابط ،
في محاولة لتفجير ثقب في أسفل السفينة بدلا من إلحاق الضرر بالسفينة فقط.
 تم توفير الوصلة الصاعدة للبيانات في منتصف الدورة من قبل نظامين مختلفين: TESEO و ERATO.
يتطلب نظام TESEO أن يطير الصاروخ تحت الطائرة الهليكوبتر ،

التطورات:
وقد أدى مسار منفصل إلى تطوير MILAS
 وهو نوع مضاد للغواصات من Otomat Mk2.
 إنه أكبر من Otomat ، بطول 6 م
 و 800 كجم 
 ويوفر طوربيدًا MU90إلى مدى يزيد عن 35 كيلو متر .
بدأ في عام 1986 كبرنامج فرنسي إيطالي لصاروخ قادر على توصيل طوربيد مضاد للغواصات خفيف الوزن.
تم إجراء الاختبار الأول في عام 1989 ، حيث تم إطلاق عشر طيور أخرى مزودة بطوربيدات تم تركيبها بحلول عام 1993. وانتهت الاختبارات في عام 1999 ، ومع ذلك ،
 فقدت فرنسا في ذلك الوقت الاهتمام بالنظام على الرغم من أنها كانت قد اقترحت الفكرة في الأصل على أنها بديل نظام Malafon الخاص به.
 وهكذا ، دخلت ميلاس الخدمة في عام 2002 مع البحرية الإيطالية فقط ، بعد ما يقرب من 20 عامًا من التطوير.
 ميلاس هو نظام ليلي / ليلي لجميع الأحوال الجوية يمكنه وضع طوربيد في الماء على بعد 35 كم من منصة الإطلاق الخاصة به في غضون ثلاث دقائق وتحديث نقطة تأثيره أثناء الطيران.
فقط عدد قليل من صواريخ ميلاس في الخدمة ،
لا يوجد استخدام قتالي معروف لأوتومات ولكن هناك العديد من الاختبارات ، مثل تلك التي في عام 1987 ، عندما ضربت فرقاطة فنزويلية من طراز لوبو مدمرة أمريكية قديمة استُخدمت كهدف على مسافة 122 كلم ، تاركا حفرة يبلغ طولها 6 أمتار. استغرق الطيران ما يزيد قليلا عن 400 ثانية.
 في مثال آخر تم شراء 8 صواريخ على الأقل من قبل البحرية الأمريكية: بفضل مناورة جديدة مراوغة أخيرة ، اخترقت أغلبية هذه الأسلحة ، المسماة LRAT (هدف طويل المدى المستقل) داخل الدفاعات الصاروخية الهائلة للسفن الأمريكية.
هذه هي العائلة كاملة ، حسب الترتيب الزمني:
Otomat MK 1:النموذج الأول ، بدون وصلة بيانات ، نطاق عملي يصل إلى 60 كم ، خدمة من عام 1976
Otomat Mk 2 Block I: النموذج الأول مع وصلة البيانات ، 180 كيلومترًا ، أول إطلاق للأفق في عام 1978
Otomat MK 2 Block II: كان قابلاً للطي الأجنحة ، مما يسمح باستخدام صناديق أصغر ، وذلك باستخدام صواريخ اثنين بدلا من واحدة. بدأت تظهر في 1980s ، على الرغم من أن الأمر استغرق وقتا طويلا لاستبدال النموذج الأول.
Otomat Mk 2 Block III: نظام ملاحة INS جديد ، رأس حربي "غير مدرك" ، وقود صلب صلب جديد ، أكثر أمانًا للمعززات ، وصلة محسنة للبيانات للسماح لـ TESEO بتوجيه الصواريخ أيضًا من السفينة مباشرة. لا يعرف متى دخل الخدمة.
Otomat MK 3 / NGASM / ULISSE:نسخة جديدة مع نطاق أطول ، وتصميم الشبح (كل من الشكل والمواد) ، وأجهزة الاستشعار IRST إلى جانب الرادار ونظام تحديد المواقع ، قدرات الهجوم على الأرض. بدأ التطوير في بداية التسعينات. كانت البحرية الأمريكية مهتمة ولكن لم تتبنى النظام وتخلت البحرية الإيطالية عن المشروع ، حيث كانت التكلفة باهظة بالنسبة للبحرية الإيطالية وحدها.
MILAS: نسخة ASW مع طوربيد خفيف في الأنف. الأوزان 800 كجم (بما في ذلك الطوربيد) ، بطول 6 أمتار ، قطر 0.46 متر ، و 5 كم إلى 35 كم من المدى الفعال ، متوافق مع أنظمة Otomat القياسية.
بدأ برنامج MILAS في ثمانينيات القرن العشرين ، وتم تبنيه في النهاية فقط من قبل البحرية الإيطالية ، حيث انسحبت البحرية الفرنسية من البرنامج بسبب التكلفة.
Otomat Mk 2 Block IV:أحدث نسخة ، وتسمى أيضا Teseo Mk2 / A (للمارينا Militare) ، مع مجموعة إلكترونية جديدة ، مستمدة جزئيا من برنامج صاروخ مارتي 2 / S. ألغيت TG-2 (وصلة البيانات للمروحيات) ، لأن السفينة قادرة على توجيه الصاروخ مباشرة (كما حدث مع ERATO) بالمعلومات المقدمة من خلال منصة خارجية مع ارتباطات OTH. الصاروخ قادر على: إعادة الهجوم ، تخطيط البعثات ثلاثي الأبعاد ، تنسيق الهجمات ، القدرة على العمل في المسارح الساحلية ، والهجوم بمناورات المراوغة النهائية. يتم إضافة GPS ، وبالتالي يمكن للسلاح أن يهاجم أيضا أهداف الأرض. في مايو 2006 ، تم اختبار Teseo MK2 / A بنجاح لأول مرة. سيتم نشر هذا البديل في الوقت المناسب على البديل الإيطالي لفرقاطة FREMM الفرنسية الإيطالية.
الصانع: MBDA (OtoMelara / Matra - سابقا)
الوزن: 770 كجم (بما في ذلك الداعم)
الطول: 4،46 م
القطر: 40 سم 
طول الجناح: 1.35 م
المدى: 180 كيلومتر
المحرك:تربوجيت
سرعة المحرك : 1000-1100 كم / ساعة
رأس حربي: 210 كجم

المستخدمون:
بنغلاديش:
عدد10 صواريخ(Otomat Mk 2 تم تسليمها في عام 2002 )
المملكة العربية السعودية:
عدد225 صاروخ
(70 صاروخ طراز Otomat MK 2 بين عامي 1985 و 1986 )
( 155صاروخ طراز Otomat MK 2 سلمت بين 1987/1988 )
مصر:
 135 صاروخ
(25صاروخ طراز Otomat Mk 1 سلمت بين 1975/1976 )
( 50صاروخ طراز Otomat Mk 1 سلمت بين 1981/1982 )
(60 صاروخ طراز Otomat MK 2 سلمت بين 1980/1981)
إيطاليا:
حوالي 200 صاروخ
 (48 صاروخ طرازOtomat Mk 1 إلى نهاية عام 1976 )
( 48 صاروخ طرازOtomat MK 2 في عام 1976 )
( 38 صاروخ طرازOtomat Mk 2 Block IVA / Teseo  في عام 2006 )
كينيا:
20 صاوخ  طرازOtomat Mk 2 تم تسليمها في عام 1987
ليبيا:
120صاروخ
 (30صاروخ طراز Otomat Mk 1 سلمت بين 1979/1981)
(80صاروخ طراز Otomat MK 2 سلمت بين 1982/1984 )
 القوات المسلحة الكونغولية
 10صاروخ طرازOtomat MK 2 سلمت في عام 1984)
ماليزيا:
48 صاروخ
(12صاروخ طرازOtomat MK 2 سلمت في الفترة ما بين 1998/2000 )
( 12 صاروخ طراز Otomat MK 2 سلمت في عام 2000 )
( 24 صاروخ طرازOtomat Mk 2 في الفترة ما بين 2002/2004 )
نيجيريا:
40 صاروخ
(25 صاروخ طرازOtomat Mk 1 تم تسليمها بين 1980/1981)
(  15 صاروخ طرازOtomat Mk 1 تم تسليمها في عام 1982)
بيرو:
81صاروخ
 (60 صاروخ طرازOtomat Mk 2 تسليم بين 1979/1987 )
( 15صاروخ طراز Otomat MK 2 تم تسليمها في عام 1988 )
( 6صاروخ طراز Otomat Mk 2 تسليمها في عام 1998)
فنزويلا:
140صاروخ
 (15 صاروخ طرازOtomat Mk 1 تم تسليمها في عام 1975)
(  100صاروخ  Otomat MK 2 تم تسليمها في الفترة ما بين 1980/1982 )
( 14 صاروخ طرازOtomat MK 2 تم تسليمها بين 1992/1993 )
( 11صاروخ طراز Otomat Mk 2 سلمت في عام 2000)

BMD

FV4005 Stage 2

في أواخر عام 1950.
تم استخدام هيكل الدبابة Centurion كأساس لإنشاء مدفع تجريبى ذاتي الحركة عيار 183 مم
 لمشروع FV4005 Stage 2

محرك توربين الغاز GTE-3T.

RIM-174 (SM-6)

الوزن:(1500 كجم)
الطول  (6،55 متر)
القطر:  (53 سم) كحد أقصى.
الدفع: مرحلتين: معززة صاروخية صلبة ، معززة صاروخية صلبة / مستدامة
المدى التشغيلي: (240 كم)
السقف: يصل إلى  (33000 متر)
السرعة: 3.5ماخ
مستخدم:
البحرية الأمريكية
 أستراليا
 اليابان
 كوريا الجنوبية

صاروخ عصفور بحر متطور

 
تم تطوير RIM-162 ESSM من قبل البحرية الأمريكية بالتعاون مع كونسورتيوم دولي من شركاء حلف الناتو الآخرين بالإضافة إلى أستراليا.
ESSM هو صاروخ صاروخ موجه شبه قصير المدى يعمل على إجراء عمليات التصحيح الجوية عبر وصلات البيانات للرادار والوسطى.
يوفر الصاروخ قدرة موثوقة للدفاع عن النفس ضد صواريخ كروز المضادة للسفن ذات السرعة العالية والمنخفضة الارتفاع (ASCMs) ، والتهديدات الجوية المنخفضة السرعة (LVATs) ، مثل المروحيات ، والتهديدات السطحية عالية السرعة والقابلة للمناورة.
تم تسليم
 البحرية الأمريكية
كندا
اليونان
 اليابان
 الدنمارك
 هولندا
أستراليا
المانيا
النرويج
اسبانيا
تركيا
تايلاندا
الامارات
الخصائص العامة:
الوظيفة الأساسية: صاروخ موجه للهواء من السطح إلى السطح وصاروخ موجه من السطح إلى السطح.
المقاول: Raytheon Missile Systems، Tuscson، Ariz
تاريخ النشر : 2004
سعر الصاروخ: 787000 $ - 972000 دولار اعتمادًا على التكوين
الدفع:  (الوقود الصلب)
الطول:(3،64 مترًا)
القطر:( 20،3 سم) الى (25،4 سم)
الوزن:  (280 كيلوغرامًا)
السرعة:4ماخ
المدى: أ(أكثر من 50 كم)
نظام التوجيه:Raytheon شبه نشط على موجة مستمرة أو توقف مستمر لإضاءة الموجة
الحربية: رأس حربي لتفتيت الانفجار الحلقي (40،5 كجم)

صاروخ(RIM-161 (SM-3

الطول: 6.55 م

القطر: 34.3 سم  

الجناح: 1.57 م

المدى التشغيلي: 

Block IIA 

بمدى 700كم

BIOCK IA/B

بمدى 2500كم

الارتفاع

 Block IIA 

500كم

 Block IA / B

1500كم

السرعة: 

 Block IA / B 

بسرعة 10ماخ

 Block IIA                                                                                                                                                  

بسرعة 15ماخ