چندضلعی‌های عجیب، چگونه در پلوتو شکل گرفت؟

بیگ بنگ: با گرم شدن قسمت‌های داخلی سیاره کوتوله پلوتو، بر روی سطح وسیعی از یخ‌های مسطح این سیاره، چندضلعی‌هایی شکل گرفته است. این نتیجه پژوهش‌های دو گروه مستقل از پژوهشگران است که داده‌های به‌دست آمده از مأموریت افق های نو(New Horizons) ناسا را با شبیه‌سازی‌های کامپیوتری ترکیب کرده‌اند تا درک بهتری از اسپاتنیک پلانوم(Sputnik Planum) به دست آورند. اسپاتنیک پلانوم نام منطقه‌ای است که چندضلعی‌های مرموز در آنجا وجود دارد. یک پیامد مهم فرایند همرفت آن است که عمر اسپاتنیک پلانوم ممکن است کمتر از یک میلیون سال باشد که این یعنی پلوتو یکی از جدیدترین سطوح شناخته‌شده در منظومه شمسی است.

تصویری از چند ضلعی های اسپاتنیک پلانوم بر سطح پلوتو که توسط فضاپیمای افق های نو ثبت شده است.

تصویری از چند ضلعی های اسپاتنیک پلانوم بر سطح پلوتو که توسط فضاپیمای افق های نو ثبت شده است.

به گزارش بیگ بنگ به نقل از انجمن فیزیک ایران، فضاپیمای افق های نو ناسا در جولای ۲۰۱۵ از کنار پلوتو گذشت و تصاویری از این سیاره ی کوتوله ثبت کرد. در حالی که این اولین مأموریتی بود که برای کاوش این سیاره کوچک انجام می‌شد، این فضاپیما اطلاعات ارزشمند زیادی را درباره پلوتو و قمرهایش در اختیار دانشمندان گذاشت و اولین تصاویر را از سطح یخی آن گرفت که به دانشمندان برای شناخت پلوتو کمک بزرگی کرد.

اسپاتنیک پلانوم دره‌ای مملو از یخ است که مساحتی در حدود ۹۰۰ هزار کیلومتر مربع را اشغال کرده است، که از این سیاره چهره‌ای جالب ساخته است. به نظر می‌رسد سطح این یخ‌ها (که تصور می‌شود غالباً از نیتروژن باشد) شکسته و مجموعه کاشی‌های چندضلعی را به وجود آورده باشد که هر یک اندازه‌ای در حدود ۱۰ تا ۴۰ کیلومتر دارند. این چندضلعی‌ها مسطح نیستند بلکه ارتفاع مرکز آن‌ها ده‌ها متر بلندتر از لبه‌های آنهاست که منظره‌ای یخی با ارتفاعاتی با شیب نرم ایجاد کرده‌اند.

حرارت رادیواکتیو

نیتروژن نقطه ذوب ۶۷ کلوین دارد که به قدر کافی بالاتر از دمای سطح پلوتو، یعنی ۳۶ کلوین، است. از این روز سطح اسپاتنیک پلانوم باید جامد باشد. با این‌حال، تصور می‌شود پلوتو هسته‌ای دارد که دربردارنده عناصر رادیواکتیو است که با نابودی آنها حرارت تولید می‌شود. یخ‌های نیتروژنی رسانای ضعیف حرارت هستند، بنابراین این حرارت رادیواکتیو باید سبب شود که مناطق پایین‌تر نیتروژن به‌ طور قابل‌ توجهی گرم‌تر از سطح آن باشد.

تصویری از چند ضلعی های اسپاتنیک پلانوم بر سطح پلوتو

تصویری از چند ضلعی های اسپاتنیک پلانوم بر سطح پلوتو

ویلیام مک‌کینون و همکارانش از گروه زمین‌شناسی، ژئوفیزیک و تصویربرداری افق های نو چنین حدس زدند که دمای بخش‌های زیرین سطح یخ به قدر کافی بالا هست تا نیتروژن تا حدی ذوب شده و بتواند مانند سیالی ویسکوز و گران‌رو جاری شود و به حرارت اجازه می‌دهد به شکل هم‌رفت به سمت بالا حرکت کند. هم‌چنین نیتروژن گرم به آرامی به سمت سطح بالا آمده، در آنجا سرد شده و دوباره به پایین برمی‌گردد. برای آنکه هم‌رفت اتفاق‌ افتد، یخ باید خود را در آرایه‌ای از سلول‌های هم‌رفت مرتب کند و اعضای گروه افق های نو معتقدند هر چندضلعی متناظر با یکی از این سلول‌هاست.

هم‌ رفت با سرعت پایین

در پژوهشی مستقل، الکساندر تروبریج و هم‌کارانش از دانشگاه پردو، پس از آنکه مدل کامپیوتری خود را برای فرایند هم‌رفت تدوین کردند، به همین نتیجه رسیدند. آنها سرعت هم‌رفت را ۱٫۵ سانتی‌متر در سال محاسبه کردند. این بدان معناست که سطح اسپاتنیک پلانوم حدود یک میلیون سال عمر دارد، که با نبود کوه‌های آتش‌فشانی بر سطح این یخ‌ها نیز سازگار است. این تخمین به محاسبات مک‌کینون و همکارانش، که عمر سطح پلوتو را ۵۰۰ هزار سال برآورد می‌کنند، نزدیک است.

PIA20464_hiresبا اینکه هر دو گروه موافق‌اند که پدیده هم‌رفت اسپاتنیک پلانوم را شکل می‌دهد، اما بر سر پارامتر‌‌های مهمی اختلاف دارند. برای مثال، تروبریج و همکارانش می‌گویند اندازه چندضلعی‌ها نشان می‌دهد عمق یخ در سرتاسر سطح حداقل ۱۰ کیلومتر است. اما مک‌کینون و همکارانش می‌گویند احتمالاً هم‌رفت به شکل «پوششی آهسته‌رو» اتفاق می‌افتد که در آن‌جا یخ نزدیک سطح بسیار سردتر از یخ‌های داخلی است. نتیجه آن است که سلول‌های هم‌رفت سطح بسیار وسیع‌تری نسبت به عمق‌شان دارند که یعنی عمق آنها در حدود ۳ تا ۶ کیلومتر است.

ضخامت یخ نقش مهمی در چگونگی شکل‌گیری دره زیرین اسپاتنیک پلانوم دارد. گروه مک‌کینون می‌گویند یخ ۳ تا ۶ کیلومتری مطابق با این واقعیت است که این دره با برخورد شهاب‌سنگ به وجود آمده باشد. با این حال، احتمالاً فرایندهای ژئوفیزیکی پیچیده‌تری در شکل‌گیری این دره نقش داشته‌اند، که توانایی نگه‌داری ۱۰ کیلومتر یخ را دارد. سوال بی‌پاسخ دیگر آن است که چگونه همه آن نیتروژن در این دره در محل اول قرار گرفته‌اند. با وجود آن‌که کل مقدار نیتروژن موجود در پلوتو همان مقداری است که دانشمندان حوزه سیاره‌شناسی انتظار داشتند، اما این سوال که دقیقاً چگونه این مقدار زیاد نیتروژن در اسپاتنیک پلانوم پایان می‌یابد، هم‌چنان بی‌جواب مانده و می‌تواند به اتفاقی مهم در تاریخچه این سیاره کوتوله مربوط باشد، که تاکنون ناشناخته مانده است. هر دو گروه نتایج پژوهش خود را در نشریه ی Nature  منتشر کرده اند.

سایت علمی بیگ بنگ / منبع: physicsworld.com

image_pdfimage_print
(13 نفر , میانگین : 4٫77 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=53665
تحریریه‌ی بیگ بنگ

تحریریه‌ی بیگ بنگ

وب سایت بیگ بنگ یک سایت علمی، تحقیقاتی میباشد که توسط تعدادی از علاقمندان به علم و دانش اداره می شود. این سایت از اواخر سال 1390 تاکنون به فعالیت خود در این حوزه ادامه داده است.

شما ممکن است این را هم بپسندید

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *