* نشوء الحياة: بين العلم و المعجزات - الكواكب السيارة

نشوء الحياة: بين العلم و المعجزات
"المهم أن لا نتوقف أبداً عن السؤال"
البرت انشتاين
كيف نشأت الحياة؟
هل هي معجزة خارقة؟
هل ممكن لمواد كيميائية بسيطة ان تنتج نظاماً معقداً مثل الخلية؟
هل تحتاج الحياة لأيادٍ خفية تحركها لتنشأ؟
هل تحتاج لقوة و حكمة تتعدى قوانين الطبيعة؟
معظم الناس تؤمن إيمان كامل بأن نشوء الحياه معجزة إلهية يستحيل فهمها علمياً. بل يذهبون لأبعد من ذلك و يأكدون بأن الحياة خارج نطاق العلم، و سر خاص تحتفظ به آلهتهم.
سأحاول في هذا المقال البسيط ان أقنعكم بأن نشوء الحياة ظاهرة طبيعية لا يمكن استيعابها إلا من خلال المفاهيم العلمية. الحقيقة أن الخلية، و هي اساس الحياة، ليست إلا كيس محمل بالمواد الكيميائية، و على هذا الأساس لا يمكن فهم الحياة و نشوئها إلا عن طريق فهم العمليات الكيميائية و البيولوجية. بناء على ذلك يمكننا تحوير السؤال إلى: كيف يمكن للمواد الكيميائية ان تتحول إلى نظم بيولوجية؟
كيف يفسر العلم نشوء الحياة؟
بداية يجب أن نفهم بأنه لا يمكننا معرفة نشوء الحياة بشكل دقيق جداً لسبب بسيط: لم نشاهدها! لكن معظم ما نعتبره حقائق علمية اليوم لا يمكننا مشاهدته. لا يمكننا مشاهدة الذرة و رغم ذلك نعلم بوجودها من خصائصها. كذلك هي الحياة، نحن لم نشاهد بدايتها لكن كأي ظاهرة علمية يمكننا وضع نموذج يفسر نشوئها من خلال خصائصها. تخيل انك محقق جنائي وصل لمسرح جريمة. أنت لم ترى الجريمة، لكن تستطيع ربط الأدلة ببعضها و وضع سيناريو قريب يمثل الجريمة، قد تخطئ، و تعيد المحاولة و تجد أدلة أكثر. كلما زادت المعطيات زاد يقينك بصحة السيناريو. كذلك هي الخلية، نحن لم نشهد نشوئها، لكن نستطيع تفسير نشوئها من العوامل الأساسية لوجود أي خلية.
أبرز المحاولات في التاريخ الحديث في وضع تعريف للحياة كانت من العالم الفيزيائي الشهير ارڤين شرودنغر، وتعد محاضرات شرودنغر "ما هي الحياة؟" (١٩٤٣) الشرارة لمسيرة البحث العلمي الجاد عن موضوع نشوء الحياة في القرن الماضي.
قبل أن أجيب على سؤال نشوء الحياة، يجب أن نضع تعريف للحياة؛ ما هي الحياة؟
الحقيقة أن الإجابة أصعب مما يخيّل لنا.
هل الدماغ ضروري للحياة؟
الحركة؟
القوة؟
السرعة؟
لا! كل ما سبق عوامل ثانوية نشأت بلايين السنين بعد نشوء الحياة. إذا أردنا ان نضع تعريف علمي للحياة، يجب أن نبحث عن جميع العوامل المشتركة التي تربط جميع هذه الكائنات ببعضها، من بكتيريا إلى فطريات إلى نباتات و حيوانات.
هناك خصائص معينة تشترك فيها جميع الخلايا في أي كائن حي:
القدرة على الإنقسام و التكاثر.
القدرة على توريث وصفة الحياة (الحمض النووي)، و بالتالي إنتاج أحماض أمينية وبروتينات.
استخدام الطاقة المتوفرة في البيئة.
وجود غشاء يحمي الخلية و يفصلها عن العالم الخارجي.
وجود محفزات كيميائية تسرع من التفاعلات الكيميائية.
متى ما توفرت هذه الشروط، نستطيع أن نعرف الشيء على أنه كائن حي.
تعريفي الشخصي للخلية هو انها مصنع لإنتاج البروتينات عن طريق تفاعلات كيميائية باستخدام طاقة معينة.
غشاء الخلية
يكاد يكون غشاء الخلية أهم عامل في نشوء الحياة، الغشاء بالنسبة للخلية مثل الجدار بالنسبة للبيت. وظيفة الغشاء انه يفصل و يحمي ما بداخل الخلايا من أحماض نووية و بروتينات و غيرها من مكونات الخيلة عما خارجها. يتكون الغشاء من أحماض دهنية تمنع دخول معظم الجزيئات و المواد الكيميائية. على مدار هذا الغشاء توجد قنوات بروتينيه تطورت مع الزمن لتنقل المواد اللازمة داخل و خارج الخلية.
الطاقة
عندما نتحدث عن الطاقة في النظم البيولوجية، لا شعورياً نفكر في الاكسجين. نعتبر الاكسجين سبب حياتنا، دقائق معدودة بدون اكسجين و نفارق الحياة.
ما هو سر الاكسجين؟ كيف يعمل؟
الاكسجين ببساطة هو عنصر اساسي في تحويل الجلوكوز إلى ثاني إكسيد الكربون و ماء، لكن هذا ليس كل شيء. من النتائج الجانبية لهذا التفاعل البسيط إنتاج الطاقة. و بدون هذه الطاقة لا نستطيع نسخ الحمض النووي او الإنقسام. في الحقيقة جميع التفاعلات الكيميائية إما تنتج طاقة أو تستخدم طاقة، ميزة الاكسجين الحقيقية انه ينتج كمية هائلة من الطاقة. لكن ذكرت في مقالي السابق أن الاكسجين يكاد يكون معدوم في بداية نشوء الارض!
إذاً من أين أتت هذه الطاقة في الخلية؟
الحقيقة ان الاكسجين ليس العنصر الوحيد لإنتاج الطاقة، بل ان كثير من انواع البكتيريا يعتبر الاكسجين بالنسبة لها غاز سام!
حمض الكبريت مثلا يستخدم في كثير من أنواع البكتيريا، و قد يكون هو المركب المستخدم في إنتاج الطاقة في بداية الحياة.
مواد كيميائية إلى خلايا بيولوجية
لكن كيف لهذه العوامل ان تجتمع مع بعضها؟
كيف للبروتينات ان تنشئ من مواد كيميائية بسيطة؟
خصوصاً أن الأرض في بداياتها كانت معرضة للنيازك بشكل شبه يومي!
الفرضية الأقرب للواقع أن الحياة نشأت في أعماق المحيطات.
في أربعينيات القرن الماضي افترض العالم الروسي الكسندر اوپرين ان كيمياء الغلاف الجوي في بداية نشوء الأرض لا يمنع نشوء مواد عضوية، بل أنه مثالي لإنتاجها. و هذا ما أثبته لاحقاً ستانلي ميلر في تجربته الشهيرة. كل ما فعله ميلر هو محاكاة لظروف الأرض في المختبر. قام ميلر بوضع اربع مركبات في وعاء (ماء، نشادر، هيدروجين، و ميثان) ممثلةً غازات الغلاف الجوي في بداية الأرض. بالإضافة إلى ذلك قام بتوصيل أقطاب كهربائية فوق الوعاء ممثلة الصعقات الكهربائية نتيجة الرعد، و جميعها موصلة بأنبوب أخر يحتوي على ماء ساخن ممثلاً المحيط. الهدف من التجربة إنشاء مواد عضوية من هذه المواد البسيطة. لكن نتيجة التجربة كانت صدمة للمجتمع العلمي و لميلر نفسه، ليس فقط انتج مواد عضوية، بل انتج احماض أمينية! الأحماض الأمينية تعتبر وحدة بناء البروتينات، و البروتينات من أساسيات الخلية. اليوم نعرف ان الغلاف الجوي في بداية عمر الأرض يختلف قليلاً عما كان معروف في وقت ميلر، لكن هذا لا يغير الفكرة أن بالإمكان انتاج مواد معقدة مثل الأحماض الأمينية من مواد بسيطة.
لكن هذا لا يعطي تفسير كامل لنشوء الحياة، الخلية أعقد من بروتينات، و وجود البروتينات لا يقتضي نشوء الحياة، كما أن وجود الطوب و الحديد لا يعني بناء منزل! من أشهر الفرضيات عند العامة في نشوء الحياة فرضية ليزلي اورغل و فرانسيس كريك. يفترض كريك أن اساسيات الحياة وضعت في نيزك و أرسلت إلى الأرض لتنشىء فيها الحياة! قد يكون المُرسل حضارة في مجرة أخرى أو إله وراء الطبيعة. يعلل فرانسيس كريك هذا الإفتراض بأنه إذا احتاجة الحياة بلايين السنين لكي تتطور فبالتالي تحتاج بلايين السنين لكي تنشأ. الغريب في الموضوع ان المتدينين يسخرون من الاعتقاد ان الحياة نشأت في عالم آخر و هم يؤمنون بذات الفكرة لكن بطريقة مختلفة!
معظم العلماء يختلفون مع فرانسيس كريك في هذه الفرضية لأسباب فلسفية و علمية. فلسفياً افتراض نشوء الحياة في عالم آخر لا يعطي أي جواب او نموذج عن كيفية نشوء الحياة. سواء نشأة الحياة على الأرض أو في مجرة أخرى لا يعنينا، ما يعنينا هو كيف نشأة الحياة. علمياً، فكرة ان الحياة تحتاج لبلاين السنين لكي تنشأ فكرة خاطئة من الأساس. يقول عالم الأحياء الحيوية كريسشن دي دوڤا أن المواد الكيميائية من خصائصها التفاعل السريع، و ان لم تتفاعل فستتحلل، لذلك حسب دي دوڤا فإن الحياة نشأت نسبياً بسرعه في مدة لا تزيد عن عشر آلاف سنة. إما ان تنشأ الحياة بسرعة أو لا تنشأ من الأساس.
لكن لبناء المنزل نحتاج لمهندس، فمن هو مهندس هذه التفاعلات الكيميائية؟
لا أحد! لا يوجد مهندس و مخطط للتفاعلات الكيميائية. عالم الكيمياء الدقيق و عالم الذرات يختلف عن عالمنا. في عالم الكيمياء، الأجسام والمركبات ليست إلا بلايين الجسيمات تتصادم بسرعة كبيرة في مساحة معينة.
خصائص المركبات نفسها هي من تحدد مع أي مركب تنجذب و مع أي مركب تتنافر حسب إشاراتها الكهربائية. بالإضافة إلى ذلك هناك خاصيتان للمركبات تهمنا بخصوص النظم البيولوجية:
التقارب الكيميائي: و هي قدرة المواد الكيميائية من التقارب و التفاعل مع المركبات الاخرى.
الخاصية التكاملية: و هي توافق المركبات الكيميائية ببعضها حسب شكلها الخارجي (مثل توافق المفتاح مع القفل).
قد يتسائل البعض من وضع هذه الخصائص لهذه المركبات بالذات؟ الجواب عندما توجد بلايين البلايين من المركبات الكيميائية لا غريب ان تكون نسبة بسيطة منها نتفاعل و تنتج لنا خلايا حية. بعد نشوء الخلية تبدأ عملية الإنتخاب الطبيعي، المواد الكيميائية (أو الخلية) القادرة على التكييف مع البيئة تحصل على الغذاء من حولها تنقسم و تكاثر، اما المواد الكيميائية الغير قادرة على التكييف تموت و تتلاشى.
أين نشأت الحياة؟
متى ما توافرت جميع هذه العناصر من مواد عضوية و غير عضوية، تولد الخلية الأولى و تتطور منها الحياة. لكن أين؟
أين يمكن لجميع هذه العوامل أن تتوافر لتبدأ عملية تحويل الكيمياء إلى نظام بيولوجي (خلية أولى)؟
أول و أقدم فرضية لنشوء الحياة في التاريخ الحديث ذكرها تشارلز داروين نفسه في كتابه أصل الأنواع (١٨٥٩)، افترض تشارلز داروين أن الحياة نشأت في بحيرة صغيرة على سطح الأرض. لكن هذه الفرضية ضعيفة. بالرغم من إمكانية نشوء المواد العضوية في المختبر (تجربة ميلر)، إلا أن ذلك يستحيل في ظروف الأرض في بداية عمرها لسببين:
التفاوت الشديد في درجة حرارة الأرض بسبب النيازك الغبار الكوني والعواصف يمنع أي نشوء للحياة أو حتى مركبات عضوية.
الأشعة الكونية ستؤدي إلى تحلل أي مواد كيميائية معقدة على سطح الأرض.
لذلك نسبة نشوء الحياة على سطح الأرض ضعيفة جداً.
الفرضية الأقرب لنشوء الحياة كما ذكرت سابقاً هي أنها نشأت في أعماق أحد المحيطات، حيث الظروف البيئية أقل خطورة و أكثر ثباتاً. لكن أين تجتمع جميع العوامل السابقة في المحيطات؟ الجواب قرب الفوهات الحرارية المائية (Hydrothermal vents) في المحيطات. هذه الفوهات تدفع الماء الساخن من أعماق الأرض فيتفاعل مع ماء البحر الملغّم بالحديد. بالإضافة إلى الماء، تدفع هذه الينابيع بكبريت الحديد، الكربونات، الهيدروجين و حمض الكبريت، و غيرها من المواد الكيميائية البسيطة. من هذه المواد ممكن الحصول على أحماض أمينية بسيطة (وحدة بناء البروتينات)، و أحماض دهنية (غشاء الخلية)، و قواعد نيتروجينية (الحمض النووي). بالإضافة إلى ذلك، حمض الكبريت يعتبر مصدر جيد للعمليات البيولوجية (كما هو محلّل لكثير من أنواع البكتيريا).
(رسمة توضيحية لنشوء الخلية قرب الينابيع الساخنة في عمق المحيطات:
https://imgur.com/rEzp9MD)
الخلاصة
ذكرت في بداية المقال، لا نستطيع علمياً تحديد كل تفاصيل نشوء الحياة. لكن الحياة ظاهرة علمية، و كأي ظاهرة علمية نستطيع وضع قوانين لها. ذكرت في المقال ماذا تحتاج الخلية للنشوء، و كيف يمكن للمواد الكيميائية ان تنتج مواد عضوية، لكن هذا لا يعني تأكيد صحة فرضية نشوء الحياة في المحيطات. هي فرضية قابلة للتشكيك و قابلة للنقد، إذا كان النقد بأسباب علمية. كل ما أردت الوصول إليه في هذا المقال أن الحياة ظاهرة علمية كأي ظاهرة أخرى، و لا يمكن تفسيرها إلا بطريقة علمية، قد لا نعرف الجواب اليوم، و قد لا نعرفه أبداً، لكن هذا لا يعني تجاهل السؤال أو ادعاء استحالة الإجابة عليه.
ماذا بعد؟
حسناً، ولدت الخلية في أعماق أحد المحياطات، لكن ما بعد؟ كيف تطورت الأحماض الأمينية البسيطة إلى بروتينات شديدة التعقيد؟ من المعلوم أن التفاعلات البيولوجية تحتاج لملايين السنين لتفاعلها و لكنها تحدث في أجزاء من الثانية بمساعدة الإنزيمات، كيف حصلت الخلية الأولى على الإنزيمات؟

الخصائص العامة للكواكب السيارة
إن الدراسات التي أجريت على المجموعة الشمسية منذ عهد غاليليو ونيوتن وكبلر حتى عهد المركبات الفضائية.
بعد الكواكب عن الشمس بالكيلومتر والميل والوحدة الفلكية
البعد بالوحدة الفلكية
البعد بالميل/مليون
البعد بالكيلومتر
اسم الكوكب
0.387
35.96
57.9
عطارد
0.723
67.2
108.2
الزهرة
1.00
92.9
149.6
الأرض
1.523
141.6
227.9
المريخ
5.2
483.3
778
المشتري
9.45
886
1427
زحل
19.2
1783
2869
اورانوس
30
2794
4498
نبتون
39.4
3670
5900
بلوتو
في العصرالحديث، جعلتنا من خلالها على دراية واسعة بالخصائص العامة للمجموعة الشمسية من حيث مدارات الكواكب السيارة وكتلها وكثافاتها وحجومها والخصائص الفيزيائية والجيولوجية للكواكب وغيرذلك الكثير من المعلومات، ويمكن تلخيص أهم هذه الخصائص في النقاط التالية:
1 - تدور الكواكب حول الشمس في نفس المستوى تقريباً، وهذا يجعلنا نشاهد الكواكب السيارة تدور (تسلك) في الفضاء بالقرب من (خط البروج) Ecliptic وهو الخط الوهمي الذي تسير فيه الشمس نتيجة دوران الأرض حولها، ومدارات الكواكب تكون قريبة من هذا الخط، بحيث لا تبتعد عن هذا المدار سوى 9 درجات شمال خط البروج و9 درجات جنوبه، أي أن الشمس والكواكب القمر تسير ضمن هذه المنطقة (الشريط) التي لا يزيد عرضها عن 18 درجة وهي التي نسميها (منطقة البروج) Zodiac.
2 - تدور جميع الكواكب السيارة حول الشمس بعكس اتجاه حركة عقارب الساعة أي من الغرب نحو الشرق، كما تدور الكواكب السيارة حول نفسها بنفس الاتجاه أيضاً أي بعكس عقارب الساعة، باستثناء كوكبي الزهرة واورانوس، اللذين يدوران حول نفسيهما باتجاه معاكس لحركة الكواكب السيارة أي مع عقارب الساعة.
3 - إن عمر الكواكب السيارة متشابه وقريب من عمر الشمس، ويقدر الفلكيون عمر المجموعة الشمسية بحوالي 4.6 بليون سنة، وهذا يعني أن الشمس والكواكب السيارة نشأت مجتمعة بنفس الفترة الزمنية تقريباً.
4 - تدور حول معظم الكواكب السيارة أقمار يختلف عددها من كوكب لآخر، فمثلاً لا يدور حول عطارد والزهرة أية أقمار، بينما يدور حول الأرض القمر المعروف لنا جميعاً، وحول المريخ قمران، وحول المشتري 17 قمراً، وحول بلوتو قمرً واحدً .
5 - توجد في المجموعة الشمسية أجرام سماوية أخرى غير الشمس والكواكب والأقمار، مثل الكويكبات التي سبق ذكرها والتي تدور ضمن حزام الكويكبات بين المريخ والمشتري، أو التي تدور بين الكواكب السيارة خارج نطاق الكويكبات، بالإضافة للمذنبات التي تأتينا
من خارج النظام الشمسي وتسلك مدارات لا تتفق مع مدارات الكواكب أو مستوى نطاق البروج، ثم الغازات والأتربة والأشعة الكونية الأخرى المنتشرة بين الكواكب السيارة.

تسلسل أبعاد الكواكب السيارة
من حكم الله غز وجل ان الكون محكوم بقوانين ونواميس تحافظ على اتزانه ودقة حركة أجرامه بكافة أشكالها سواء المجرات أو النجوم أو الكواكب والكويكبات والمذنبات وغيرها، ومن الأدلة المثيرة التي تعبر عن اتزان الكون هو تسلسل أبعاد الكواكب السيارة عن الشمس وفق نظام حسابي دقيق. ففي القرن الثامن عشر الميلادي، تمكن الألماني (يوهان بودة) من التوصل إلى أن أبعاد الكواكب السيارة عن الشمس لم يأت اعتباطا وذلك بعد أن وجد أن الكواكب السيارة تبتعد عن الشمس على شكل متوالية حسابية، تبدأ من الصفر، ثم مضاعف الرقم 3، ويتم جمع المضاعف الناتج مع الرقم 4 وتقسيم الناتج على 10، فيكون الناتج هو مقدار بعد الكوكب عن الشمس بالوحدات الفلكية، والوحدة الفلكية هي وحدة قياس تستخدم في تقدير أبعاد الكواكب السيارة عن بعضها وعن الشمس، وتساوي 150 مليون كيلومتر تقريباً، أي متوسط بعد الأرض عن الشمس. والأمثلة التالية توضح كيفية استخدام "قاعدةبودة" في تقدير أبعاد الكواكب.
1- عطارد 0+4/10 = 0.4 وحدة فلكيه.
2- الزهرة 3+4/10 = 0.7 وحدة فلكيه.
3- الأرض 6+4/10 = 1 وحدة فلكيه.
4- المريخ 12+4/10 = 1.6 وحدة فلكيه.
5- المشتري 48+4/10 = 5.2 وحدة فلكيه.
6- زحل 96+4/10 = 10 وحدة فلكيه.
7- اورانوس 192+4/10 = 19.6 وحدة فلكيه.
8- نبتون 384+4/10 = 38.8 وحدة فلكيه.
9- بلوتو 768+4/10 =2, 77 وحدة فلكية.
لكن المشكلة التي توصل إليها "بودة" وكما هو ملاحظ أن ثمة مسافة كبيرة وفراغا بين المريخ والمشتري لا يتفق مع القاعدة، وهذا يعني افتراض وجود كوكب سيار بين المريخ والمشتري أو أن القاعدة غير صحيحة. وأصبح مصير قاعدة بودة في خطر لولا العالم المعروف (بياتزي) الذي اكتشف جرماً سماوياً جديداً ليلة عيد الميلاد سنة 1801م، تبين فيما بعد أن هذا الجرم السماوي الجديد صغير الحجم نسبة للكواكب السيارة ولا يستحق أن نطلق عليه مصطلح (كوكب)، لذلك سمي (كويكب) Asteroid وأطلق عليه اسم الكويكب "سيرس"Seres والذي يبلغ قطره 480 ميلاً، ويقع مداره بين المريخ والمشتري. ثم توالت الاكتشافات للكويكبات حتى أصبح عددها الآن بالآلاف، الأمر الذي سد الفراغ الذي كشفت عنه تنبؤات بودة الرياضية وعاد الاعتراف الجاد بقانونه الذي أصبح قاعدة معترفا بها في الفلك الحديث.

كتلة الكواكب وكثافتها
تعرف كتلةMass أي جسم في الكون بأنها مقدار المادة التي تشكل الجسم، وتحدد كتلة الكوكب أو النجم بحقل جاذبيته، لذلك يستطيع الفلكيون حساب كتلة الكواكب السيارة من خلال تبادل الجاذبية بين الشمس والكوكب أو بين الكوكب وأقماره، مدخلين المسافة بينهما بعين الاعتبار. أما الكثافة Density فتعني مقدار تركيز المادة في الجسم، وتقاس كثافة الغازات نسبة إلى الهيدروجين، بينما تقاس كثافة الأجسام الصلبة والسوائل (أي أعضاء المجموعة الشمسية) نسبة إلى الماء. والمشتري صاحب أعلى كتله في المجموعة الشمسية، إذ تصل كتلته إلى 318 مرة قدر كتلة الأرض، ثم زحل في المرتبة الثانية الذي تصل كتلته إلى 95 مرة قدر كتلة الأرض ثم نبتون 17.2 من كتلة الأرض بينما بلوتو هو أقل الكواكب السيارة كتله والتي تصل إلى 0.002 من كتلة الأرض. وأكثر الكواكب السيارة كثافة هو كوكب الأرض، حيث تصل إلى 5.52 من كثافة الماء، ثم عطارد في المرتبة الثانية الذي تصل كثافته إلى 5.42، ثم كوكب الزهرة حيث تبلغ كثافته 5.3، أما أقل الكواكب كثافة فهو كوكب زحل الذي تبلغ كثافته حوالي 0.68 فقط من كثافة الماء، لذلك لو افترضنا وضع زحل في محيط مائي ضخم يتسع له فإنه سيطفو على سطحه. ومن خلال المعلومات السريعة عن الخصائص العامة للكواكب السيارة، يقسم الفلكيون عادة الكواكب السيارة إلى قسمين أو مجموعتين هما :-

1- الكواكب الأرضية: وتسمى أيضاً الكواكب الداخلية لكون مداراتها تقع داخل أو قريبه من مدار الأرض، كما أن تركيبها الجيولوجي وحجمها قريبان من التركيب الجيولوجي لكوكب الأرض، وهذه الكواكب هي عطارد والزهرة والأرض والمريخ.
2- الكواكب العملاقة أو الخارجية: وهذه الكواكب هي المشتري وزحل واورانوس ونبتون، وتشترك هذه الكواكب في العديد من المواصفات فهي كبيرة الحجم قياساً للكواكب الداخلية كما أن مداراتها تقع خارج مدار كوكب الأرض، إضافه لذلك فإن تركيبها الجيولوجي متشابه تقريباً من بعضها والتي يغلب عليها الغازات المتصلبة.

احجام الكواكب السيارة
أحجام الكواكب السيارة
إن الدارس لأحجام الكواكب السيارة سيلاحظ بكل وضوح أن الكواكب القريبة من الشمس صغيرة الحجم مثل عطارد والزهرة والأرض والمريخ، ثم تزداد حجوم الكواكب السيارة بشكل ملفت للنظر فالمشتري هو عملاق الكواكب السيارة وحجمه أكبر من حجم الأرض بحوالي 1318 مرة! ولو جمعنا الكواكب الثمانية الأخرى في كوكب واحد فإن المشتري سيكون أكبر حجماً من الكوكب المفترض بمرتين ونصف!. ثم كوكب زحل الذي يعتبر الكوكب الثاني بعد المشتري، ثم اورانوس ونبتون، ثم نعود إلى بلوتو أصغر الكواكب حجماً في المجموعة الشمسية لكنه في أطراف المجموعة الشمسية ويشذ عن القاعدة. كلما اقتربنا من الشمس داخل مدار المشتري أو كلما ابتعدنا عن الشمس خارج مدار المشتري.

حركة الكواكب السيارة
مُساهمة طارق فتحي في السبت 15 فبراير 2014 - 1:01

إن حركة الأجرام السماوية بجميع أشكالها سواء النجوم أو المجرات أو الكواكب السيارة أو المذنبات وغيرها تخضع لقوانين كونية دقيقة كما اسلفنا . وقد كشف الفلكيون الأوائل الكثير من هذه القوانين وصاغوها في قوانين فيزيائية ورياضية لحساب حركة أي كوكب أو جرم سماوي، وأشهر هذه القوانين هي قوانين كبلر في الحركة وقوانين نيوتن في الجاذبية.

1- قوانين كبلر استطاع "يوهانس كبلر" Johannes Kepler المولود في ألمانيا يوم 27 كانون أول عام 1571م، أن يكتشف حركات وقوانين جديدة في المجموعة الشمسية لم يكن قد توصل اليها أي من العلماء السابقين، وذلك بالاستعانة بالأرصاد الفلكية التي توصل إليها معاصره الدنمركي" تيخو براهي"المولود سنة 1546م، وذلك بعد وفاة تيخو وانتقال زبدة أرصاده الفلكية التي عرفت بدقتها المتناهية إلى كبلر. وصاغ كبلر خلاصة دراسته عن حركة الكواكب السيارة في ثلاثة قوانين شهيرة عرفت باسمه وهي :-
1- تدور الكواكب السيارة حول الشمس في مدارات اهليلجية تكون الشمس في إحدى بؤرتي هذا المدار، والمدار "الاهليلجي" Elliptical له نقطتان رئيسيتان مختلفتا البعد عن المركز وهي الشمس. وأقرب نقطة يصلها الكوكب من الشمس تسمى (الحضيض)Perihelion وأبعد نقطة عن الشمس تسمى (الأوج) Aphelion.
2- أما القانون الثاني الذي صاغه كبلر فيقول: " إن الخط الواصل بين مركزي كل من الكوكب والشمس يمسح أثناء دورانه مساحات متساوية في أزمنه متساوية (لاحظ الشكل 3)، أي أن مساحة المثلث أ، ب ،جـ هي نفس مساحة المثلث هـ، و، جـ على شرط أن تكون الفترة الزمنية التي استغرقها الكوكب في الدوران من أ إلى ب هي نفس المدة الزمنية التي استغرقها الكوكب في الدوران من هـ إلى و.
3- إن مربع زمن دوران كل كوكب حول الشمس يتناسب طردياً مع مكعب نصف المسافة الواصلة بين الكوكب والشمس، ونستنتج من هذا أنه كلما كان مدار الكوكب قريباً من الشمس زادت سرعة دورانه حولها، وكلما زاد بعد الكوكب عن الشمس قلت سرعته في دورانه حولها. فمثلاً نلاحظ أن كوكب عطارد أقرب الكواكب إلى الشمس يدور حولها في 88 يوماً أرضياً فقط، بينما تدور الأرض حول الشمس في 365 يوماً وربع اليوم، بينما يدور بلوتو أبعد الكواكب السيارة عن الشمس في 248 سنة أرضية.

2- قوانين نيوتن توصل الرياضي الإنجليزي الشهير (اسحق نيوتن) Isaac Newton المولود ليلة عيد الميلاد سنة 1642م إلى الكشف عن القدرة التي تحافظ على تماسك الأجرام السماوية فيما بينها والتي أطلق عليها أولاً اسم (الروح) Spirit وتعرف في العلم الحديث باسم (الجاذبية) Gravity، والجاذبية هي القوة التي تحافظ كذلك على مدارات الكواكب السيارة فلا تصطدم بالشمس أو تتركها هائمة في الفضاء. وصاغ نيوتن ما توصل إليه في ثلاثة قوانين مشهورة هي:-
1- يبقى الجسم في حالة السكون أو في حركة ثابته، ما لم تؤثر عليه قوة خارجية تغير من سرعته.
2- تسارع أي جسم يتناسب طردياً مع مجموع القوى الخارجية المؤثرة عليه وعكسياً مع كتلته ، ويتجه مع اتجاه القوة.
3- لكل فعل رد فعل مساو له في المقدار ومعاكس له في الاتجاه. ثم صاغ القانون العام في الجاذبية وذلك بالاعتماد على قانون كبلر الثالث الذي يقول: "كل كتله في الكون تجذب أي كتله أخرى بقوة تتناسب طردياً مع حاصل ضرب الكتلتين وعكسياً مع مربع المسافة بين مركزيهما.