فرض کن سیاره‌ای را درون یک اقیانوس عظیم تخیلی بی‌کران بیندازی و ببینی که به‌جای فرو رفتن، روی سطح باقی می‌ماند. عجیب است اما واقعی: زحل چگالی‌ای کمتر از آب دارد و همین ویژگی آن را به تنها سیاره‌ای تبدیل کرده که در تئوری می‌تواند «روی آب بماند». اما داستان زحل فقط به همین واقعیت ساده ختم نمی‌شود.
به گزارش یک پزشک، این غول گازی حلقه‌دار، با بیش از ۱۴۰ قمر، طوفان‌هایی با سرعت مافوق صوت، و ساختاری کاملاً متفاوت از سیارات سنگی، به‌راستی یکی از شگفت‌انگیزترین اجرام منظومه شمسی است. در این مقاله، از این ویژگی بی‌همتا آغاز می‌کنیم و قدم‌به‌قدم به لایه‌های پنهان‌تر زحل وارد می‌شویم.
میان تمام سیارات منظومه شمسی، فقط زحل چگالی‌ای کمتر از ۱ گرم بر سانتی‌متر مکعب (g/cm³) دارد؛ عددی در حدود ۰٫۶۸۷ که کمتر از چگالی آب است. به زبان ساده، اگر ظرفی به بزرگی زحل می‌داشتیم و آن را پر از آب می‌کردیم، زحل می‌توانست روی آن شناور بماند. این ویژگی نه‌تنها یک نکتهٔ جالب، بلکه نشانه‌ای از ترکیب بسیار سبک آن است که عمدتاً از هیدروژن و هلیوم تشکیل شده است. با این حال، این سبکی ظاهری نباید ما را فریب دهد؛ در واقع اگر زحل را در آب رها کنیم، لایه‌های گازی آن متلاشی شده و تنها هستهٔ چگالش‌یافته‌اش باقی خواهد ماند.
با وجود اندازه عظیم زحل که حدود ۹ برابر قطر زمین است، این سیاره یکی از سریع‌ترین چرخش‌ها را در منظومه شمسی دارد. یک شبانه‌روز کامل زحل تنها ۱۰٫۷ ساعت زمینی طول می‌کشد. این چرخش سریع باعث کشیدگی شدید زحل در استوا (equatorial bulge) و تشکیل ساختار کروی-پَخ (oblate spheroid) شده است. چنین سرعت چرخشی بر الگوهای جَوّی سیاره نیز اثر گذاشته و موجب شکل‌گیری طوفان‌های چرخشی عظیم در قطبین، از جمله شش‌ضلعی معروف شمالی، شده است. به عبارتی، زمان در زحل هم فشرده‌تر است، هم طوفانی‌تر.
اگر در زحل زندگی می‌کردی، تا ۳۰ سال زمینی صبر می‌کردی تا جشن تولدت برسد! این سیاره حدود ۹٫۵ واحد نجومی (AU) از خورشید فاصله دارد و به همین دلیل، مدار بسیار بزرگی دارد که طی کردنش حدود ۲۹٫۴ سال زمین زمان می‌برد. همین فاصله زیاد و مدار کشیده، باعث شده زحل فصل‌هایی مانند زمین داشته باشد، اما با طولی بسیار بیشتر و ویژگی‌هایی شدیدتر. زاویه میل محوری (axial tilt) زحل حدود ۲۶٫۷ درجه است که به زمین شباهت دارد، اما تأثیرات نوری و دمایی آن در فاصله‌ای چنین دور از خورشید کاملاً متفاوت است.
حلقه‌های زحل با اینکه در ظاهر پهن و پرحجم به نظر می‌رسند، در واقع بسیار نازک هستند. قطر افقی حلقه‌ها تا حدود ۲۸۲٬۰۰۰ کیلومتر می‌رسد، اما ضخامت عمودی آن‌ها تنها حدود ۱۰ متر است. این حلقه‌ها از ذرات یخ و سنگ تشکیل شده‌اند که اندازه‌هایی از غبار میکرومتری تا تخته‌سنگ‌های بزرگ دارند. بخش‌های اصلی حلقه‌ها شامل A، B و C هستند که با نوار معروف «شکاف کاسینی» (Cassini Division) از هم جدا شده‌اند. حلقه‌ها ناپایدار و گذرا هستند و احتمالاً در مقیاس‌های چندصد میلیون ساله از بین می‌روند یا جایگزین می‌شوند.
در حال حاضر، تعداد قمرهای شناسایی‌شدهٔ زحل به بیش از ۱۴۶ عدد رسیده است؛ عددی که در سال‌های اخیر با پیشرفت ابزارهای رصدی افزایش یافته. دو مورد از معروف‌ترین آن‌ها، «تایتان» (Titan) و «انسلادوس» (Enceladus)، توجه ویژهٔ دانشمندان را جلب کرده‌اند. تایتان دارای دریاچه‌هایی از متان و اتمسفری ضخیم است، و انسلادوس با فوران آب از سطح خود، یکی از امیدهای کشف حیات فرازمینی محسوب می‌شود. تنوع، تعداد و ویژگی‌های منحصربهفرد قمرهای زحل، این سیاره را به یکی از پُررمز و رازترین سامانه‌های سیاره‌ای تبدیل کرده‌اند.
در قطب شمال زحل، ساختاری شش‌ضلعی شکل وجود دارد که برای نخستین بار توسط کاوشگر ویجر (Voyager) در دههٔ ۱۹۸۰ کشف شد. این شش‌ضلعی عظیم حدود ۳۰٬۰۰۰ کیلومتر عرض دارد و توسط جریان‌های چرخشی قدرتمند در جَوّ زحل پایدار باقی مانده است. سرعت بادهای درون این ساختار به حدود ۳۲۰ کیلومتر در ساعت می‌رسد و با وجود گذشت چند دهه، هنوز شکل شش‌ضلعی خود را حفظ کرده است. این پدیده هنوز به‌طور کامل درک نشده و برخی پژوهشگران آن را نتیجهٔ تداخل امواج سیال و جریان‌های جوی در عرض‌های قطبی می‌دانند. تاکنون در هیچ سیارهٔ دیگری ساختاری مشابه با چنین دقت هندسی مشاهده نشده است.
بر خلاف ظاهر گازی و پُرفشار زحل، در مرکز این سیاره احتمالاً یک هستهٔ جامد یا نیمه‌جامد از فلزات سنگین، یخ و ترکیبات سیلیکاتی وجود دارد. تخمین‌ها نشان می‌دهند که این هسته ممکن است بین ۱۰ تا ۲۰ برابر جرم زمین باشد. به‌علت فشار و دمای بسیار بالا در اعماق زحل، هیدروژن به حالت فلزی (metallic hydrogen) در می‌آید که خاصیت رسانایی دارد و احتمالاً میدان مغناطیسی این سیاره را تولید می‌کند. با اینکه ابزارهای کنونی نمی‌توانند این هسته را مستقیماً مشاهده کنند، اما مدل‌سازی‌های گرانشی و داده‌های مداری اطلاعاتی غیرمستقیم از آن به دست داده‌اند.
زحل و مشتری هر دو از دستهٔ سیارات گازی (gas giants) هستند، اما تفاوت‌های مهمی میان آن‌ها وجود دارد. مشتری بسیار سنگین‌تر، متراکم‌تر و دارای میدان مغناطیسی قوی‌تری است، اما زحل از نظر منظرهٔ بیرونی و تنوع اقمار و حلقه‌ها جذاب‌تر به نظر می‌رسد. حلقه‌های زحل بسیار گسترده‌تر و روشن‌تر از حلقه‌های مشتری‌اند و همین امر باعث شده بیشتر مورد توجه تلسکوپ‌ها و کاوشگرها قرار گیرد. همچنین ساختار اقمار زحل (از جمله تایتان) ویژگی‌هایی دارد که در مشتری دیده نمی‌شود. این تفاوت‌ها، زحل را به گزینه‌ای مستقل و منحصربهفرد برای پژوهش اخترشناسی تبدیل کرده‌اند.
در سال‌های اخیر، با افزایش قدرت تلسکوپ‌های زمینی و پردازش تصویر، قمرهای جدیدی در مدار زحل شناسایی شده‌اند. بسیاری از این قمرها کوچک، نامنظم و دارای مدارهای متمایل یا بیضوی هستند. برخلاف تصور عموم، شمار قمرهای زحل عددی ثابت نیست و ممکن است در سال‌های آینده باز هم افزایش یابد. بعضی از این قمرهای کوچک احتمالاً بقایای برخوردهای کهن یا جذب اجرام خارجی از کمربند کویپر (Kuiper Belt) هستند. همین تنوع مداری و ساختاری باعث شده مطالعهٔ دینامیک این منظومه قمری، به یک زمینهٔ فعال در اخترفیزیک مدرن تبدیل شود.
پس از مأموریت کاسینی (Cassini) که در سال ۲۰۱۷ با برخورد کنترل‌شده به زحل پایان یافت، تمرکز مأموریت‌های جدید بر روی قمرهای خاص این سیاره معطوف شده است. ناسا و سازمان‌های فضایی دیگر مأموریت‌هایی برای بررسی دقیق‌تر تایتان و انسلادوس طراحی کرده‌اند. تایتان با دریاچه‌های متان و جو غنی‌اش، و انسلادوس با فوران‌های آب و ترکیبات آلی، از بهترین نامزدهای کشف حیات فرازمینی به‌شمار می‌روند. مأموریت‌هایی مانند «درَگِن‌فلای» (Dragonfly) در آیندهٔ نزدیک به تایتان خواهند رفت تا با فرودگرهای پروازی، سطح این قمر را بررسی کنند. آیندهٔ اکتشافات زحل، به‌طور مستقیم با یکی از بزرگ‌ترین پرسش‌های علم پیوند خورده: آیا در جهان تنها هستیم؟
زحل دومین سیاره بزرگ منظومه شمسی و تنها سیاره‌ای است که چگالی‌اش از آب کمتر است. این غول گازی با ترکیبی از هیدروژن و هلیوم، در کمتر از ۱۱ ساعت یک روز کامل را طی می‌کند. مدار وسیع آن باعث شده هر سال زحلی حدود ۲۹ سال زمینی طول بکشد. زحل بیش از ۱۴۰ قمر دارد که برخی از آن‌ها مانند تایتان و انسلادوس، دارای ویژگی‌هایی خاص برای جستجوی حیات هستند. حلقه‌های عظیم و نازک زحل، از میلیون‌ها ذره یخ و غبار ساخته شده‌اند. ویژگی‌هایی مانند شش‌ضلعی قطبی و بادهای شدید، آن را به یکی از پیچیده‌ترین و مرموزترین سیارات منظومه شمسی تبدیل کرده‌اند.
چرا زحل می‌تواند روی آب شناور بماند؟
چگالی میانگین زحل حدود ۰٫۶۸۷ گرم بر سانتی‌متر مکعب است که از چگالی آب کمتر است. به همین دلیل در تئوری می‌تواند روی آب بماند.
روز و سال زحلی چه مدت طول می‌کشد؟
یک روز زحلی ۱۰٫۷ ساعت و یک سال زحلی حدود ۲۹٫۴ سال زمینی طول می‌کشد.
حلقه‌های زحل از چه چیزی ساخته شده‌اند؟
این حلقه‌ها از ذرات یخ و سنگ تشکیل شده‌اند که ابعادی از غبار تا تخته‌سنگ دارند. ضخامت آن‌ها بسیار کم و گستردگی‌شان بسیار زیاد است.
چند قمر در اطراف زحل شناسایی شده است؟
تاکنون بیش از ۱۴۶ قمر تأییدشده برای زحل شناسایی شده‌اند. برخی از آن‌ها مانند تایتان و انسلادوس بسیار خاص و قابل‌مطالعه هستند.
آیا زحل می‌تواند میزبان حیات باشد؟
سطح زحل برای حیات مناسب نیست، اما قمرهایی مانند انسلادوس و تایتان دارای شرایط بالقوه برای جستجوی حیات میکروبی هستند.
