کشف راز ساختار‌های چند ضلعی مرموز پلوتون

فرارو- منظومه شمسی ما هنوز پر از رمز و راز‌هایی است که ما از کشف آن‌ها عاجز هستیم. یکی از این رازها، ساختار‌های چند ضلعی مرموزی از یخ در بخشی از سیاره پلوتون با نام Sputnik Planitia که تا همین اواخر نامشخص بود که چه فرآیندی سبب تشکیل آن‌ها شده است، اما این راز اکنون توسط دانشمندان دانشگاه اکستر انگلستان کشف شده است.

به گزارش فرارو، پلوتون یا پلوتو، سیاره کوتوله کمربند کویپر در منظومه خورشیدی است که در هنگام کشف آن در سال ۱۹۳۰ تا ۲۴ اوت ۲۰۰۶ نهمین سیاره منظومه شمسی به حساب آمده بود؛ اما اکنون بنا بر تعریف تازه اتحادیه بین‌المللی اخترشناسی از سیاره، «پلوتون» یک سیاره کوتوله محسوب می‌شود. سیاره پلوتون ساختاری از سنگ و یخ دارد و کره‌ای کوچک است که یک‌سوم ماه جرم دارد، با این حال این سیاره بزرگ‌ترین جسم فضایی در منظومه شمسی است که تا پیش از گذر کاوشگر فضایی نیوهورایزنز از کنار آن در ۱۴ ژوئیه ۲۰۱۵، هیچ‌یک از مأموریت‌های فضایی از سوی زمین به آن نرسیده بودند.

سیاره پلوتون جدای از شگفتی‌های متعدد خود، منطقه‌ای به نام Tombaugh Regio در شمال خط استوا دارد که منطقه دیگری بنام Sputnik Planitia را در خود جای داده که ساختار‌های چند ضلعی مرموزی از یخ دارد. این ساختار‌های مرموز قبلا در جای جای این سیاره مشاهده شده بود، اما در تابستان ۲۰۱۵، پرواز اکتشافی فضاپیمای نیوهورایزنز ناسا نشان داد که تومباگ ریجیو، دارای بیشترین ساختار‌ها از این نظر است. منطقه Sputnik Planitia با وسعت ۱۰۰۰ کیلومتر (۶۲۱ مایل)، در بخش غربی Tombaugh Regio قرار گرفته که مشخص شد منبع اصلی یخ نیتروژن درگیر در چرخه‌های آب و هوایی این سیاره است.

در این میان، دکتر آدرین موریسون از دانشگاه اکستر و همکارانش به بررسی این ساختار‌ها پرداخته و سرانجام موفق شدند بفهمند که چگونه اشکال وسیع یخی در Sputnik Planitia، که یک حوضه پر از یخ نیتروژن در سیاره کوتوله پلوتون است، شکل گرفته. محققان می‌گویند: «تصعید یخ یک فرآیند ژئومورفیک رایج در سطح سیارات جامد است: برای مثال، تصعید یخ کربنی، فرورفتگی‌های شگفت‌انگیزی بر روی کلاهک قطب جنوب مریخ ایجاد می‌کند.» روی زمین نیز، توبه‌های مشاهده شده در بیابان‌های مرتفع به تصعید برف نسبت داده می‌شود. در خارج از منظومه شمسی نیز این پدیده قابل مشاهده است و برای مثال ساختار‌های موجود در سیاره پلوتون، توسط همین فرآیند تصعید ایجاد شده‌اند.

دانشمندان در این خصوص، با توجه به ماهیت خاص جو ضعیف پلوتون، نیتروژن را به عنوان عنصر کلیدی این فرآیند در نظر گرفته اند. سطح یخ ویژگی‌های چندضلعی قابل‌توجهی را در پلوتون نشان می‌دهد که توسط جابجایی حرارتی در یخ نیتروژن ایجاد شده و به طور مداوم سطح یخ را سازماندهی و تجدید می‌کند. با این حال، سؤالاتی وجود داشت که چگونه این فرآیند ممکن است رخ دهد. در مطالعه جدید، دکتر موریسون و همکارانش از تکنیک‌های مدل‌سازی پیچیده استفاده کردند تا نشان دهند که اشکال یخی Sputnik Planitia از تصعید یخ تشکیل می‌شوند؛ پدیده‌ای که در آن یخ جامد می‌تواند بدون عبور از حالت مایع به گاز تبدیل شود.

به گفته این تیم، تصعید یخ نیتروژن، همرفتی را در لایه یخی Sputnik Planitia با خنک کردن سطح آن ایجاد می‌کند. این گزارش می‌افزاید؛ ما مجموعه‌ای از شبیه‌سازی‌های عددی انجام دادیم که نشان داد خنک‌سازی حاصل از تصعید می‌تواند همرفت را به گونه‌ای تأمین کند که با داده‌های متعددی که از کاوشگر فضایی نیوهورایزنز می‌آید، از جمله اندازه چند ضلعی‌ها، دامنه توپوگرافی و سرعت‌های سطحی سازگار است. همچنین مقیاس زمانی پیشبینی می‌کند که مدل‌های اقلیمی تصعید اسپوتنیک پلانیتیا، از حدود ۱ تا ۲ میلیون سال پیش آغاز شده است. این مطالعه که در مجله Nature منتشر شده علاوه بر این نشان می‌دهد که چنین پویایی یک لایه جامد با نیروی آب و هوا می‌تواند در سطح اجرام سیاره‌ای دیگر مانند تریتون (یکی از قمر‌های نپتون) یا اریس و ماک‌میک (از کمربند کویپر) نیز رخ دهد.

منبع: sci-news

ترجمه: مصطفی جرفی-فرارو