શનિ (ગ્રહ) : સૂર્ય આસપાસ ફરતા નવ ગ્રહોમાં સૂર્યથી દૂર જતાં છઠ્ઠા ક્રમે આવતો ગ્રહ. કદની દૃષ્ટિએ સૌથી મોટા ગ્રહ ગુરુ કરતાં તે થોડોક જ નાનો છે. સૂર્યથી સરેરાશ 142.7 કરોડ કિમી. અંતરે રહેલો આ ગ્રહ સૂર્ય ફરતું તેનું એક પરિક્રમણ 29.46 વર્ષે પૂરું કરે છે. પૃથ્વી કરતાં લગભગ દસ ગણો, અર્થાત્, 1,20,500 કિમી. જેટલો વ્યાસ ધરાવતો આ ગ્રહ પોતાની ધરી ફરતું ભ્રમણ (જે એનો ‘દિવસ’ ગણાય) તો 10.5 કલાક જેવા ટૂંકા સમયમાં પૂરું કરે છે. પૃથ્વીની ધરી જેમ તેની સૂર્ય ફરતી કક્ષાના સમતલની લંબ દિશા સાથે 231° ખૂણે નમેલ છે. તેમ શનિની ધરી 26.7° નમેલ છે. પૃથ્વીને એક મોટો ઉપગ્રહ છે ચંદ્ર; તો શનિને પાંચ મોટા ઉપગ્રહો છે, જેમાંના ચાર તો હજાર-પંદરસો કિમી. વ્યાસના એટલે કે આપણા ચંદ્ર (3,500 કિમી.) કરતાં નાના છે; પરંતુ સૌથી મોટો ઉપગ્રહ ટાઇટન (Titan) 5,150 કિમી.ના વ્યાસ સાથે સૂર્યમંડળના બધા ઉપગ્રહોમાં બીજા નંબરે આવે છે. (સૂર્યમંડળનો સૌથી મોટો ઉપગ્રહ; ગુરુનો ઉપગ્રહ જેનીમીડ (Gany mede) છે, જેનો વ્યાસ 5,262 કિમી. છે.) આ ઉપરાંત સો-બસો કિલોમિટર વ્યાસના ખડકો જેવા ઉપગ્રહો તો શનિને અનેક છે. 2001 સુધીમાં 30 નોંધાયા હતા. ત્યારબાદ નાના કદના સારી એવી સંખ્યામાં બીજા આવા ઉપગ્રહો નોંધાયા છે. દૂરબીનથી જોતાં શનિનો આકાર કંઈક વિચિત્ર લાગે છે એમ ગૅલિલિયોએ છેક 1610માં નોંધ્યું હતું, પરંતુ આ વિચિત્રતા તેની ફરતાં વીંટળાયેલ વલયોને કારણે છે એ તો હ્યુજિન્સે (Huygens) શોધ્યું (1655).
શનિનાં વલયો : શનિનું અવલોકન 3થી 4 ઇંચ વ્યાસના નાના દૂરબીન દ્વારા કરતાં તે તેનાં વલયોને કારણે અદ્ભુત લાગે છે. બે તેજસ્વી વલયો A અને B તો આસાનીથી અલગ જોઈ શકાય છે અને તેમની વચ્ચેનો અપ્રકાશિત ગાળો જે સૌપ્રથમ કેસિની (Cassini) નામના ખગોળવિજ્ઞાનીએ નોંધ્યો તે Cassini division તરીકે જાણીતો છે. આ ઉપરાંત વધુ સારા દૂરબીનનાં અવલોકનોમાં અંદરની તરફના વલય B અને શનિની સપાટી વચ્ચે એક ઝાંખું વલય C પણ આવેલ જણાય છે. આ વલયો, અવકાશયાનો દ્વારા સંશોધનોના યુગ પહેલાં નોંધાયાં હતાં. ઓગણીસમી સદીના અંત ભાગમાં પ્રખ્યાત વૈજ્ઞાનિક મૅક્સવેલે (Maxwell) સૂચવ્યું કે આ વલયો નાના રજકણોનાં બનેલાં હોવાં જોઈએ અને સૂર્યના પ્રકાશના તેમના દ્વારા થતા વિખેરણ(scattering)ને કારણે પ્રકાશિત જણાતાં હોવાં જોઈએ. ત્યારબાદ આ વિખેરિત પ્રકાશના વર્ણપટીય અભ્યાસમાં વલયના રજકણો મુખ્યત્વે બરફના બનેલા જણાયા છે.
શનિ
1979માં શનિ નજીકથી પસાર થયેલ પાયોનિયર II (pioneer II) અને ત્યારબાદ પસાર થયેલ વૉયેજર (voyager) યાનોનાં અવલોકનોમાં વધુ વલયો અને વલયોની રચનામાં પણ અદ્ભુતતા જણાઈ કે વલયો એકરૂપ નથી; પરંતુ સેંકડો ‘કંકણો’નાં બનેલાં છે. તેમાં અવારનવાર પ્રકાશિત આરાઓ જેવી રચનાઓ સર્જાય છે તેમજ તેમનું વિસર્જન થતું રહે છે. મુખ્ય વલયો(C, B, A)ની અંદરના ભાગમાં D વલય અને બહારના ભાગમાં F, G અને E વલય નોંધાયાં છે. G અને E વલયો અત્યંત ક્ષીણ અને રજકણોનાં બનેલાં છે. F વલયમાં અવારનવાર ‘ગૂંથણી’ (Braiding) સર્જાતી રહે છે. પ્રમુખ વલયો બરફના રજકણો ઉપરાંત સેન્ટિમિટર જેવા કદના ટુકડાઓનાં બનેલાં છે.
શનિનાં વલયો અત્યંત દર્શનીય હોવાથી દૂરબીન દ્વારા તેમને નિહાળવાની વાચકોમાં ઉત્સુકતા રહે એ સ્વાભાવિક છે, પરંતુ ધ્યાન રાખવાનું કે તે અવારનવાર [લગભગ 14 વર્ષને ગાળે] અદૃશ્ય જેવાં થઈ જાય છે અને આવા જ સમયગાળે ફરીથી અત્યંત સ્પષ્ટ બનેલાં જણાય છે. આ વલયો શનિના વિષુવવૃત્તના સમતલમાં છે અને વલયોના સ્તરની જાડાઈ ઘણી ઓછી છે. શનિની ભ્રમણધારીના ~27° જેવા નમનને કારણે લગભગ 14 વર્ષને ગાળે પૃથ્વી શનિના વિષુવવૃત્તીય સમતલમાંથી પસાર થાય ત્યારે તે એક પાતળી રેખા જેવાં જણાય અને જોવાં મુશ્કેલ બને છે. ત્યારબાદ લગભગ 71 વર્ષે પૃથ્વીનું સ્થાન આ સમતલ સાથે વધારેમાં વધારે ખૂણો (~27°) સર્જતું હોય ત્યારે વલયો અત્યંત સ્પષ્ટ જણાય. 1995-96માં અદૃશ્ય બનેલ વલયો 2002માં વધારેમાં વધારે સ્પષ્ટ બન્યાં અને હવે 2009-10 દરમિયાન ફરીથી અશ્ય થશે.
શનિનું વાતાવરણ અને પેટાળ : સૂર્ય સમેત સૌરમંડળના બધા જ પદાર્થોનું સર્જન જેમાંથી થયું તે પ્રારંભિક સૌરવાદળ (proto solar nebula)નાં મુખ્ય તત્વો હાઇડ્રોજન (73 %) અને હિલિયમ (25 %) હતાં. અન્ય તત્વો તો માત્ર 2 % જ. ગુરુ અને શનિ જેવા બે મહાકાય ગ્રહો સૂર્યથી એવા અંતરે સર્જાયા કે જ્યાં સૂર્યની ઉષ્મા નોંધપાત્ર પ્રમાણમાં પહોંચતી નહોતી; સાથે સાથે જે વલયાકાર વાયુવાદળનું સંગઠન થઈ રહ્યું હતું તેની ઘનતા સારી એવી હતી. આ કારણે લગભગ ઉપર જણાવેલ પ્રમાણમાં જ તત્વો ધરાવતા આ બે વિશાળકાય ગ્રહો (અને કંઈક અંશે યુરેનસ પણ આ પ્રકારમાં આવે) સર્જાયા. ગુરુ અને શનિનાં વાતાવરણ અને પેટાળ; તેમજ વાતાવરણમાં પ્રવર્તતી ઘટનાઓ મહદંશે સરખા પ્રકારની છે. બંને ગ્રહો તેમના પેટાળમાં ઊર્જાનો સ્રોત ધરાવતા જણાયા છે, જે હિલિયમ અને હાઇડ્રોજન તત્વો છૂટા પડવાને કારણે ઉદ્ભવતી ગુરુત્વશક્તિને કારણે મનાય છે. (હિલિયમ વધુ ભારે હોવાથી પેટાળ તરફ જાય તે કારણે.)
શનિના વાતાવરણનો ઉપલો સ્તર લગભગ 90 K (-180° C) જેવા તાપમાને છે અને આ સ્તરમાં હાઇડ્રોજન-હિલિયમના વાતાવરણમાં એમોનિયાના રજકણો અને નાના સ્ફટિકનાં વાદળો અને ધુમ્મસ પ્રવર્તે છે. આ ઉપરાંત એમોનિયા, મિથેન જેવાં તત્વો પર અલ્ટ્રા વાયોલેટ વિસ્તારના સૌરવિકિરણોના પ્રભાવથી કોઈ પ્રકારનાં રસાયણોનું ધુમ્મસ છવાયેલું રહે છે. આ સ્તર તે શનિની દૃશ્ય-સપાટી. ઝડપી ભ્રમણ તેમજ પેટાળની ઉષ્માને કારણે સર્જાતા ઊર્ધ્વગામી વાયુપ્રવાહો શનિની આ સપાટી પર; ગુરુની સપાટી પર જણાય છે તેવા વિષુવવૃત્તને સમાંતર પટ્ટા રચે છે; પરંતુ ગુરુના જેવા સ્પષ્ટ નહિ. વળી વિશાળ વિસ્તાર આવરી લેતાં ચક્રવાતી વમળો પણ સર્જાય છે; અને આ બાબતમાં પણ શનિ ગુરુ સાથે સારું એવું સામ્ય ધરાવે છે. (ગુરુ પરનો આ પ્રકારનો વિસ્તાર great red spot તો ઘણો જાણીતો છે.) ઊર્ધ્વગામી વાયુપ્રવાહો તેમજ ચક્રવાતી વમળોને કારણે શનિના શ્ય પ્રકાશનાં અવલોકનોમાં દૂરબીન વડે ઓછીવત્તી ઊંડાઈના સ્તર દૃષ્ટિગોચર થાય અને સ્તર પર પ્રવર્તતા તાપમાન અનુસાર જુદા જુદા પ્રકારનાં રસાયણોનાં વાદળો સર્જાતાં હોય તેથી આવી રચનાઓ દેખાય. શનિનાં પેટાળનાં અવલોકનો તો શક્ય નથી; પરંતુ સૈદ્ધાંતિક તારવણી થઈ છે. આંતરિક ઊર્જાસ્રોતને કારણે કેન્દ્રવિસ્તારમાં ઘણું ઊંચું તાપમાન તેમજ દબાણ પ્રવર્તતાં હોવાં જોઈએ. આ વિસ્તારમાં વાયુનું દબાણ પૃથ્વીના વાતાવરણ કરતાં પાંચ કરોડ ગણું અને તાપમાન આશરે 15000° C જેટલું હોવાનું મનાય છે. આવા ભારે દબાણ નીચે, ઊંચા તાપમાન છતાં હાઇડ્રોજન, એક વિશિષ્ટ પ્રકારના પદાર્થમાં ફેરવાઈ જતો મનાય છે, જે ‘ધાતુ સ્વરૂપનો પ્રવાહી હાઇડ્રોજન’ (metallic liquid hydrogen) કહેવાય છે. ગુરુના પેટાળમાં પણ આ જ પરિસ્થિતિ હોવાનું મનાય છે. આ સુવાહક પ્રવાહીમાં સર્જાતા પ્રવાહોને કારણે ગુરુ તેમજ શનિ, બંને ગ્રહોને પ્રબળ ચુંબકત્વ પ્રાપ્ત થાય છે, જેની અસર તેમને ફરતા વિસ્તારોમાં રહેલા વીજાણુઓ પર થાય છે. આ કારણે શનિનો ગ્રહ પણ ગુરુની જેમ જ, પણ તેના પ્રમાણમાં નબળું રેડિયો-વિકિરણોનું ઉત્સર્જન કરે છે અને શનિના ધ્રુવીય વિસ્તારોમાં અવકાશયાનોએ ‘અરોરા’ (aurora) પ્રકારની ઘટનાઓ પણ નોંધી છે. શનિની ચુંબકીય ચાકમાત્રા (magnetic moment) પૃથ્વી કરતાં 600 ગણી વધુ છે, જોકે તેના વિશાળ કદને કારણે શ્યસપાટી નજીક ચુંબકીય ક્ષેત્ર તો પૃથ્વી કરતાં થોડું નબળું (0.2 gauss જેટલું) છે.
શનિના ચાર મોટા ઉપગ્રહો : વૉયેજર અવકાશયાનો દ્વારા થયેલ અભ્યાસથી આ ઉપગ્રહોની સપાટી અંગે ઘણી વિસ્તૃત માહિતી મળી શકી છે. શનિ ફરતાં ઘૂમીને તેનું અવલોકન કરી રહેલ અવકાશયાન કેસિની (Cassini) (જે પૃથ્વી પરથી 1997માં છોડાયું અને જુલાઈ, 2004માં શનિ ફરતી ભ્રમણકક્ષામાં ગોઠવાયું છે) તેના દ્વારા ટૂંક સમયમાં ઘણી વધુ માહિતી પણ મળશે.
સૌથી નજીકનો મોટો ઉપગ્રહ ટેથિસ (Tethys) 1,060 કિમી. વ્યાસ ધરાવે છે. આ ઉપગ્રહ પર અનેક ઉલ્કાપ્રપાત દ્વારા સર્જાયેલ કુંડો છે; જેમાંનો એક તો 400 કિમી. વ્યાસનો છે ! ઉપરાંત તેની પોણા ભાગની સપાટીને આવરી લેતી, 100 કિમી. પહોળી અને પાંચેક કિલોમીટર ઊંડાઈ ધરાવતી ખીણ પણ છે. ત્યારબાદ આવતો ઉપગ્રહ ડિયોન (Dione) લગભગ 1,100 કિમી. વ્યાસનો છે. ડિયોન પછી 1,590 કિમી. વ્યાસનો Rhea આવે અને ત્યારબાદ 5,150 કિમી. વ્યાસ ધરાવતો ટાઇટન (Titan). કેટલાંક કારણોસર ટાઇટન ઉપગ્રહે ખગોળવિજ્ઞાનીઓનું ખાસ ધ્યાનાકર્ષણ કર્યું છે અને તેના અભ્યાસ માટે કેસિની અવકાશયાન સાથે જોડાયેલ હ્યુજીન્સને ટાઇટન નજીક પહોંચતાં, કેસિનીથી અલગ કરીને 2005ની 14 જાન્યુઆરીના રોજ ટાઇટનની સપાટી પર ઉતારવામાં આવ્યું છે.
ટાઇટન બાદ આવતો Japetus 1,460 કિમી.નો વ્યાસ ધરાવે છે. આ ઉપગ્રહ કેસિનીના વૈજ્ઞાનિકે 1671માં શોધ્યો, પરંતુ અવારનવાર એ અદૃશ્ય થતો જણાયો છે. વધુ અભ્યાસમાં જણાયું કે તેનો અર્ધો ભાગ પરાવર્તક છે તો અર્ધો ભાગ એકદમ શ્યામ રંગનો ! આમ તો આ બધા ઉપગ્રહોનો પ્રમુખ પદાર્થ બરફ છે, પરંતુ તેના પર કોઈ શ્યામરંગી રજકણોનાં આવરણ થતાં જણાય છે.
સૌરમંડળના ગ્રહોના ઉપગ્રહોમાં ફક્ત ટાઇટનને જ સારું એવું ગાઢ વાતાવરણ છે, જેનું ટાઇટનની સપાટી પર દબાણ, પૃથ્વીના વાતાવરણના દબાણ કરતાં પણ દોઢગણું વધારે છે ! આ વાતાવરણનો અવકાશયાનો દ્વારા અભ્યાસ થાય તે પહેલાં 1944માં વર્ણપટીય અભ્યાસ દ્વારા ક્યૂપર(Kuiper) નામના વૈજ્ઞાનિકે તારવ્યું હતું કે તેના વાતાવરણનો પ્રમુખ વાયુ મિથેન છે; પરંતુ તાજેતરના અભ્યાસમાં તે નાઇટ્રોજન જણાયો છે અને મિથેન અલ્પ પ્રમાણમાં છે. ટાઇટનના વાતાવરણની આશ્ચર્યજનક વાત તો તેના વાતાવરણમાં પ્રવર્તતું કોઈક પ્રકારના રજકણોનું ગાઢ ધુમ્મસ છે. મિથેન વાયુનું, સૂર્યના અલ્ટ્રાવાયોલેટ વિકિરણોના પ્રભાવ નીચે વિઘટન થતાં સર્જાતા કોઈક પ્રકારના હાઇડ્રૉકાર્બન પદાર્થોના આ રજકણો મનાય છે. વળી વાતાવરણમાં પંદરેક કિલોમીટર ઊંચાઈ પર કોઈક પ્રકારના ‘ઢગવાદળ’ (cumulus clouds) પણ સર્જાતાં જણાય છે અને તેની સપાટીના 95 K (-175° C) જેવા તાપમાનના આધારે તારવાયું છે કે આ વાદળો મિથેનનાં હોઈ શકે ! આમ એક માન્યતા અનુસાર ટાઇટનની સપાટી પર પ્રવાહી મિથેન હોઈ શકે અને આકાશમાંથી મિથેનનાં ટીપાંનો વરસાદ પડી શકતો હોવો જોઈએ ! જે પ્રકારની પરિસ્થિતિ ટાઇટનની સપાટી પર છે તે પરિસ્થિતિ એનેરૉબિક (anaerobic) એટલે કે ઑક્સિજનવિહીન વાતાવરણમાં અસ્તિત્વ ધરાવી શકે એવા પ્રકારના સૂક્ષ્મ જીવાણુઓ માટે યોગ્ય ગણાય. એટલે આ પ્રકારની સજીવ સૃષ્ટિ ટાઇટન પર ઉદ્ભવી શકી છે કે કેમ તે પણ જીવવૈજ્ઞાનિકો માટે એક મહત્ત્વનો પ્રશ્ન છે. હ્યુજીન્સ-યાને હાલમાં તો ટાઇટનના સીમિત વિસ્તારનાં અવલોકનો લીધાં છે અને ઊંડાણપૂર્વકનું પૃથક્કરણ હજી બાકી છે; પરંતુ અવલોકનોમાં પ્રવાહ દ્વારા સર્જાયેલ રચના ચોક્કસ જોવા મળી છે; સાથે સાથે મિથેનની વર્ષા જણાતી નથી.
શનિના ઉપગ્રહોની સૃષ્ટિ ઘણી જ રસપ્રદ છે.
જ્યોતીન્દ્ર ન. દેસાઈ