एखादा ग्रह जर घन स्वरूपाचा असला, तर त्याची अंतर्गत रचना ओळखणं हे काहीसं सोपं ठरतं. कारण अशा ग्रहाच्या अंतर्भागात घडून येणाऱ्या घडामोडी, भूलहरींच्या स्वरूपात त्याच्या पृष्ठभागापर्यंत पोचतात. या भूलहरींचं विश्लेषण करून त्या ग्रहाचा गाभा कसा असावा, याचा अंदाज बांधता येतो. परंतु जे ग्रह वायुमय आहेत, त्यांना घन पृष्ठभाग नसल्यानं, त्यांच्या बाबतीत अशा भूलहरी टिपता येत नाहीत. त्यामुळे वायुमय ग्रहांच्या गाभ्याच्या स्वरूपाबद्दल अनिश्चितता असते. गुरू, शनीसारखे वायुमय ग्रह हे मुख्यतः हायड्रोजन आणि हेलियम या मूलद्रव्यांच्या मिश्रणापासून बनले आहेत. इतक्या मोठ्या प्रमाणात हायड्रोजन आणि हेलियमसारखी हलकी मूलद्रव्यं आपल्या कबजात ठेवण्यासाठी, या ग्रहांच्या गाभ्याचं गुरुत्वाकर्षण मोठं असायला हवं. त्यासाठी या ग्रहाचा गाभा मात्र खडक आणि बर्फ यापासून बनलेला असायला हवा. मात्र गाभ्यातल्या प्रचंड तापमानाखालील व दाबाखालील परिस्थितीतील हा गाभा, घनस्वरूपी आहे की द्रवस्वरूपी आहे, त्याची रचना कशी आहे, याबाबत अनिश्चितताच अधिक आहे. परंतु आता शनीच्या बाबतीत तरी, त्याच्या ‘पोटातलं’ हे कोडं सुटायला सुरुवात झाली आहे. आणि त्यासाठी मदत झाली आहे ती, चक्क या ग्रहाला बाहेरून वेढणाऱ्या त्याच्या कड्यांची!
शनीची कडी ही ए, बी, सी, अशा वेगवेगळ्या इंग्रजी अक्षरांनी ओळखली जातात. खडक व बर्फापासून तयार झालेल्या या कड्यांची रचना अतिशय गुंतागुंतीची आहे. नासानं सोडलेल्या कॅसिनी या अंतराळयानानं, २००४ सालापासून ते २०१७ सालापर्यंतच्या तेरा वर्षांत शनीची आणि त्याच्या कड्यांची, अगदी त्यांच्या सान्निध्यात राहून माहिती गोळा केली. यासाठी, कॅसिनी यानानं या कड्यांची अगदी जवळून छायाचित्रं तर घेतलीच, पण त्याचबरोबर ही कडी पलीकडच्या ताऱ्यांना कसं झाकतात त्याचीही नोंद केली. कॅसिनी यान आणि दूरचा तारा यामध्ये जेव्हा ही कडी यायची, तेव्हा हा तारा काही काळासाठी झाकला जायचा. झाकलं जाताना, कड्यांच्या रचनेनुसार व त्यांच्या जाडीनुसार या ताऱ्याचं तेज कमी-जास्त होत असे. ताऱ्याच्या तेजातील बदलावरून संशोधकांना या कड्यांच्या गुंतागुंतीच्या रचनेची अतिशय तपशीलवार माहिती मिळू शकली. शनीच्या कड्यांत, लाटांसारख्या दिसणाऱ्या विशिष्ट प्रकारच्या रचना अस्तित्वात असल्याचं संशोधकांना दिसून आलं.
शनीच्या कड्यांतील अशा लाटांसारख्या दिसणाऱ्या रचना, शनीला प्रदक्षिणा घालणाऱ्या त्याच्या चंद्रांच्या गुरुत्वाकर्षणामुळे निर्माण होत असल्याचं संशोधकांनी ओळखलं. मात्र, शनीच्या आतल्या बाजूकडच्या सी या कड्यातील सर्पिलाकृती ‘लाटा’, इतर कड्यांतील लाटांच्या तुलनेत अतिशय लहान आकाराच्या आहेत. या लाटांतलं अंतर फार तर एक किलोमीटर आहे. अशा प्रकारच्या, अतिशय छोट्या आकाराच्या लाटा शनीच्या चंद्रांच्या गुरुत्वाकर्षणामुळे निर्माण होणार नाहीत. तेव्हा या लाटा निर्माण करणाऱ्या गुरुत्वाकर्षणाचा उगम शनीच्या अंतर्भागातच असायला हवा होता – आणि तोही अर्थातच शनीच्या गाभ्यात…! अमेरिकेतील कॅलिफोर्निआ इंस्टिट्यूट ऑफ टेक्नॉलॉजी या संस्थेतील क्रिस्टोफर मँकोविच आणि जीम फ्यूलर यांनी या लाटांचं काटेकोर विश्लेषण केलं आणि त्यावरून शनीच्या गाभ्याचं प्रारूप तयार केलं. या प्रारूपावरून, शनीच्या गाभ्याचं स्वरूप वैशिष्ट्यपूर्ण असल्याचं स्पष्ट झालं. क्रिस्टोफर मँकोविच आणि जीम फ्यूलर यांचे हे संशोधन ‘नेचर अ‍‌ॅस्ट्रॉनॉमी’ या शोधपत्रिकेत अलीकडेच प्रसिद्ध झालं आहे.
क्रिस्टोफर मँकोविच आणि जीम फ्यूलर यांच्या प्रारूपावरून, शनीचा गाभा हा स्वतःभोवती फिरत असल्याचं दिसून येतं. शनीचा हा फिरणारा गाभा, शनीच्या केंद्रापासूनचं त्याच्या त्रिज्येचं साठ टक्के अंतर व्यापतो. या गाभ्याचं एकूण वजन हे शनीच्या वजनाच्या सुमारे अठ्ठावन्न टक्के भरतं. हा गाभा घन स्वरूपाचा नसून तो चिखलासारखा अर्धवट घट्ट आहे. हा गाभा म्हणजे प्रत्यक्षात वजनानुसार सुमारे तीस टक्के खडक आणि पाण्याच्या बर्फापासून बनलेला आहे. गाभ्याचं उर्वरित सत्तर टक्के वजन हे हायड्रोजन व हेलियम या मूलद्रव्यांच्या स्वरूपात आहे. या गाभ्याचं अंतर्गत स्वरूप हे मात्र सर्वत्र सारखं नाही. त्याच्यातील खडक व बर्फ, या जड पदार्थांचं प्रमाण केंद्राकडे जावं तसं, वाढत जातं. विविध घटकांचं हे बदलतं प्रमाण, हा गाभा फिरत असला तरी, घुसळला जात नसल्याचं दर्शवतं. कारण, जर तो घुसळला जात असता, तर त्यातील सर्व घटकांचं प्रमाण सगळीकडे सारखं असायला हवं होतं. गाभ्याच्या या फिरण्यामुळे, शनीच्या ‘पृष्ठभागा’वरील विविध प्रदेश हे दर एक-दोन तासांच्या अंतरानं, सतत सुमारे एक मीटर पुढे-मागे होत आहेत. या सर्व हालचालींमुळे शनीच्या कड्यांवरील गुरुत्वाकर्षणात नियमित स्वरूपाचे बदल घडून येत आहेत. या बदलांमुळेच, सी कड्यातील लाटासदृश रचनांची निर्मिती झाली आहे.
क्रिस्टोफर मँकोविच आणि जीम फ्यूलर यांचं प्रारूप हे प्रचलित प्रारूपापेक्षा खूप वेगळं आहे. या प्रारूपानुसार, शनीच्या गाभ्याचा आकार हा प्रचलित प्रारूपांनी दर्शवलेल्या आकारापेक्षा मोठा आहे. पूर्वीच्या प्रारूपांनुसार हा गाभा, केंद्रापासून शनीच्या त्रिज्येचा फार तर पन्नास टक्के भाग व्यापत होता. या नव्या प्रारूपानुसार मात्र तो त्रिज्येचा साठ टक्के भाग व्यापतो आहे. तसंच पूर्वीच्या प्रारूपांनुसार, शनीचा संपूर्ण गाभा हा मुख्यतः खडक व बर्फापासून बनलेला, आतली रचना घुसळणीमुळे सर्वत्र समान असणारा, असा असायला हवा होता. परंतु मँकोविच आणि फ्यूलर यांच्या प्रारूपानुसार, या गाभ्यात खडक व बर्फाबरोबरच मोठ्या प्रमाणावर हायड्रोजन व हेलियम ही मूलद्रव्यंही आहेत, तसंच तो घुसळलाही जात नाही. ग्रहाच्या चुंबकत्वाच्या निर्मितीला विद्युतकणांच्या निर्मितीची आवश्यकता असते. विद्युतकणांची निर्मिती ही गाभ्याच्या घुसळणीमुळे होणं, अपेक्षित आहे. जर शनीचा गाभा घुसळला जात नसला तर, त्याचं चुंबकत्व कसं निर्माण झालं, हा एक वेगळाच प्रश्न उपस्थित होतो. कदाचित या चुंबकत्वाची निर्मिती ही शनीच्या गाभ्याबाहेरील भागात होत असण्याची शक्यता, इतर संशोधकांनी व्यक्त केली आहे. या प्रश्नाच्या उत्तरासाठी काही काळ थांबावं लागेल.
शनीला घन स्वरूपाचा पृष्ठभाग नाही. तरीही या संशोधनामुळे, त्याच्या गाभ्याच्या रचनेची माहिती करून घेणं, हे शक्य झालं. कारण क्रिस्टोफर मँकोविच आणि जीम फ्यूलर यांनी शनीच्या कड्यांनाच प्रचंड ‘भूलहरीमापक यंत्रा’चं स्वरूप दिलं आहे. या संशोधनातून शनीचा गाभा आगळा-वेगळा असल्याचं दिसून आलं. कदाचित, गुरू, युरेनस आणि नेपच्यून, या इतर वायुमय ग्रहांचा गाभाही असाच असू शकेल. तसं असेल तर, वायुमय ग्रहांची अंतर्गत रचना ही अपेक्षेपेक्षा एकूणच वेगळी ठरण्याची शक्यता नाकारता येत नाही.
चित्रवाणीः https://www.youtube.com/embed/lbHKqkdnUAg?rel=0
— डॉ. राजीव चिटणीस.
छायाचित्र सौजन्य: NASA/JPL
Leave a Reply