یک تراوش آرام و سرد در جهانی در لبه منظومه شمسی. رگههایی تیره بر پهنهای که در حالت عادی روشن و درخشان است. این همان تصویری است که نیوهورایزنز هنگام گذر از کنار پلوتو بر جا گذاشت، و اکنون یک تحلیل تازه نشان میدهد این رگهها شاید نشانهای شگفتانگیز را ثبت کرده باشند: نیتروژن مایعی که از زیر یخچال مشهور قلبشکل این سیاره کوتوله بالا آمده و برای مدتی کوتاه روی سطح آن جریان یافته است.
برای درک مقیاس، پهنای پلوتو حدود سهچهارم پهنای بخش قارهای ایالات متحده است.
نشانههایی در یخ که به شکلی عجیب آشنا به نظر میرسند
دانشمندان مؤسسه پژوهشی جنوبغربی به سرپرستی دکتر آلن استرن تصاویر نیوهورایزنز را بررسی کردند و الگوهایی باریک و تیره یافتند که در بخشهای شمالی اسپوتنیک پلانیتیا، یعنی لوب غربی ناحیه قلبشکل پلوتو، یکدیگر را قطع میکنند. این نشانهها تصادفی نیستند. آنها به شکل خطها و لکههایی سامان یافتهاند که یادآور پدیدههایی هستند که روی زمین، هنگام خیس شدن برف و یخ با آب مایع، دیده میشوند.
سطح و جو پلوتو برای بارش نیتروژن بیش از حد سرد است. پس چه چیزی میتواند یخهای آنجا را تیره کند؟ استرن و همکارانش استدلال میکنند که نیتروژن مایع، که در زیر یخچال تولید و جابهجا شده، ممکن است از راه مجراهای باریک به سمت بالا رانده شده باشد و سپس سطح را برای زمانی کوتاه آنقدر خیس کرده باشد که لکههایی قابل مشاهده برجای بماند. اگر این تفسیر درست باشد، با نخستین شواهد مستقیم از جریان مایع روی پلوتو در گذشته زمینشناختی اخیر روبهرو هستیم.
یخچال شمالی اسپوتنیک پلانیتیا در پلوتو، در بخش غربی یا سمت چپ قلب روشن پلوتو، در اینجا در یک موزاییک رنگی ساختهشده از تصاویر نیوهورایزنز نشان داده شده است. جهت شمال روی تصویر مشخص شده است. پهنای تصویر حدود ۷۰۰ در ۳۵۰ کیلومتر است. کادر قرمز برای نمایش بخش عمده ناحیهای افزوده شده که ویژگیهای تیره در آن به خیس شدن یخچال توسط نیتروژن مایع نسبت داده شده است. این نیتروژن مایع، بر اساس مقاله منتشرشده استرن و همکاران (۲۰۲۶)، از فرایند «ذوب پایهای» در زیر یخچال سرچشمه گرفته است.
چگونه یک یخچال سرد ممکن است برای لحظهای خیس شود
اسپوتنیک پلانیتیا تنها لایهای نازک از شبنم یخزده نیست. این ناحیه انباشتهای چند کیلومتری از یخهای فرار است که عمدتا از نیتروژن تشکیل شده و از برخی جنبهها مانند یخچالهای زمینی رفتار میکند، اما در شرایطی که برای سیاره ما کاملا بیگانه است. نیوهورایزنز سلولهای همرفتی در مقیاس شهری را در سراسر این دشت تصویربرداری کرد، و میان این سلولها خطهای تیره باریک و لکههای گستردهتری از ماده تیره دیده میشود. تیم مؤسسه پژوهشی جنوبغربی پیشنهاد میکند این نشانههای تیره، رد جریانهای مایع کوتاهعمر باشند.
مدلهای رایانهای به سرپرستی دکتر ارکان اومورهان در مؤسسه ستی، سازوکاری محتمل را ترسیم میکنند. در اعماق زیر اسپوتنیک پلانیتیا، نیتروژن جامد تحت تنش میتواند گرم شود و در پایه یخ دچار ذوب موضعی شود. سپس شناوری یا فشار در حفرههای ذوبشده میتواند مایع را از مسیرهای باریک به سمت بالا براند، شبیه به بالا آمدن گدازه از لولهها روی زمین یا عملکرد مجراهای آبفشان در قمرهای یخی.
از ذوب تا نشانههای سطحی
- ذوب در ژرفا رخ میدهد، جایی که وزن یخچال و تنشهای درونی دما را اندکی بالاتر از نقطه ذوب محلی نیتروژن میبرند.
- نیتروژن مایع در حفرهها جمع میشود و نسبت به یخ بالایی حالت شناور یا تحت فشار پیدا میکند.
- این مایع در امتداد شکستگیها یا کانالهای باریک به سمت بالا حرکت میکند، به سطح میرسد و پیش از یخ زدن یا تصعید شدن، سطح سرد را برای مدت کوتاهی خیس میکند.
وقتی این مایع به سطح میرسد، یخ پیرامون را تیره میکند، درست مانند آب ذوبشده که برف را روی زمین تیرهتر نشان میدهد. تیم مؤسسه پژوهشی جنوبغربی تصاویر نیوهورایزنز را با عکسهای لندست ۹ ناسا از یخهای گرینلند مقایسه کرد و به شباهتی بصری و چشمگیر رسید: رگههای باریک و تیره در جاهایی که مایع سطح را تغییر داده است.
پژوهشگران یک مطالعه به سرپرستی مؤسسه پژوهشی جنوبغربی، تصاویر نیوهورایزنز را با تصاویر لندست ۹ ناسا از صفحه یخی گرینلند مقایسه کردند. در اینجا ویژگیهای سطحی تیره و باریک در مناطقی از گرینلند شناسایی شدهاند که آب مایع، یخ و برف را تیره میکند. این وضعیت مشابه همان چیزی است که اکنون گمان میرود شاید در شمال اسپوتنیک پلانیتیا روی پلوتو، به دلیل وجود کنونی یا اخیر نیتروژن مایع، رخ داده باشد. مطالعه تازه منتشرشده درباره پلوتو ویژگیهایی بسیار مشابه را در لبه شمالی یخچال اسپوتنیک پلانیتیا شناسایی میکند و از حضور اخیر نیتروژن مایع در آنجا حکایت دارد.
چرا این موضوع برای علوم سیارهای مهم است
نخست اینکه این سناریو نگاه ما را به میزان فعال بودن پلوتو تغییر میدهد. پژوهشهای پیشین به فعالیتهای مایع در گذشته بسیار دور این سیاره کوتوله اشاره داشتند. اما این مطالعه تازه آن خط زمانی را جلوتر میآورد و نشان میدهد که ذوب و جریانهای کوتاهعمر ممکن است همین حالا رخ دهند یا آنقدر بهتازگی رخ داده باشند که نشانههایی بسیار جوان روی سطح برجای بگذارند.
دوم اینکه این یافتهها پژوهشهای آزمایشگاهی و نظری درباره یخ نیتروژن را به چالش میکشد. رفتار فیزیکی نیتروژن تحت تنش در دماهای چند ده کلوین هنوز با آزمایشها بهخوبی محدود و روشن نشده است. اومورهان هشدار میدهد که پژوهشگران برای فهم اینکه ذوب پایهای چگونه و چه زمانی رخ میدهد، به مطالعات آزمایشگاهی هدفمند درباره مکانیک نیتروژن جامد در دماهای بسیار پایین نیاز دارند. نتایج چنین مطالعاتی نهتنها مدلهای پویایی یخچالی پلوتو، بلکه مدلهای مربوط به جهانهای یخی دیگر را نیز دقیقتر خواهد کرد.
سوم اینکه این سازوکار میتواند فراتر از پلوتو نیز اهمیت داشته باشد. برای نمونه، آبفشانهایی که وویجر ۲ روی تریتون از آنها عکس گرفت، شاید با فرایندهای مشابه ذوب و افزایش فشار در یخهای فرار نیرو بگیرند. اگر مجراهای باریک و بالا آمدن مایعات برودتی بر اثر فشار در اجرام یخی رایج باشد، تصویر ما از نوسازی سطح و چرخه مواد فرار در سراسر بخش بیرونی منظومه شمسی باید بهروزرسانی شود.
دیدگاه کارشناسی
«یافتن شواهدی مبنی بر اینکه هر نوع مایعی بهتازگی سطح پلوتو را لمس کرده، طرز فکر ما را درباره زمینشناسی امروزی این سیاره کوتوله تغییر میدهد»، دکتر مایا ریورا، ژئوفیزیکدان سیارهای که در این مطالعه مشارکت نداشته، میگوید. «این موضوع پرسشهایی درباره منابع انرژی، دوام مایعات زیرسطحی و انواع رفتار مکانیکی یخها در دماهای فوقالعاده پایین مطرح میکند. این پرسشها تا حدی با کار آزمایشگاهی و تا حدی با مأموریتهای آینده که بتوانند بخشهای بیشتری از پلوتو را با وضوح بالاتر نقشهبرداری کنند، قابل آزمون هستند.»
چه چیزهایی هنوز نامطمئن است
همه دانشمندان این تفسیر را بیدرنگ نخواهند پذیرفت. توضیحهای جایگزین برای رگههای تیره میتواند شامل تفاوتهای ترکیبی در یخها یا موادی باشد که باد آنها را جابهجا کرده و در امتداد مرزهای همرفتی متمرکز شدهاند. همچنین فقط بخشی از پلوتو با وضوح لازم برای دیدن این ویژگیها تصویربرداری شده است؛ بیش از نیمی از این سیاره کوتوله تنها با وضوح پایینتر نقشهبرداری شده است. بنابراین پدیدههای مشابه ممکن است در جاهای دیگر نیز وجود داشته باشند، اما هنوز پنهان مانده باشند.
تأیید فرضیه نیتروژن مایع به ترکیبی از رویکردها نیاز دارد. تصویربرداری مداری با وضوح بالاتر یا در حالت ایدهآل، مأموریتی در محل برای اندازهگیری مستقیم ترکیب و دمای سطح میتواند ابهامها را برطرف کند. در همین حال، آزمایشهای آزمایشگاهی که بررسی میکنند نیتروژن جامد در دماهای پلوتویی چگونه تحت تنش تغییر شکل میدهد، ذوب میشود و جریان پیدا میکند، پیشبینیهای مدلها را دقیقتر خواهند کرد.
جمعبندی
این ایده که اسپوتنیک پلانیتیا شاید در حال نشت نیتروژن مایع باشد، ما را وادار میکند نگاهمان را تغییر دهیم. پلوتو صرفا یک یادگار یخزده نیست. این سیاره کوتوله جهانی با فرایندهای فعال، ظریف و سرد است که میتوانند مرز میان جامد و مایع را محو کنند. نیوهورایزنز تنها یک نمای لحظهای به ما داد. تفسیر آنچه میبینیم، پرسشهای تازهای درباره گرما، تنش و مواد فرار در چشماندازهای یخی دوردست ایجاد میکند، و نیز درباره اینکه چنین رفتاری در میان اجرام کمربند کویپر و قمرهای یخی تا چه اندازه رایج است.
.avif)
نظر بگذارید
نظرات (6)
کمی اغراق شده بنظر میاد، مقایسه با گرینلند جذابه اما آیا شرایط قابل مقایسهست؟ باید محتاط باشیم.
جالبه؛ ایدهها منطقیه ... ولی هنوز راه درازه تا قطعی شدن. فضاش خیلی پیچیده است
من تو آزمایشگاه دیدم یخهای فرّار چه رفتار عجیب و غریبی دارن، اما نیتروژن در دماهای چند ده کلوین واقعا پیچیدهست. باید آزمایشهای هدفمند تر باشه، وگرنه زود نتیجه گیری کردن سخته، کاشف به عمل بیاد
این واقعیه یا یه بازی نوری و ترکیب مواد؟ من شک دارم، تصویر کم هست، تا وقتی داده بیشتر نیاد، مطمئن نیستم
معقول به نظر میاد، نیتروژن مایع؟ خب اگر مدلها درست باشن منطقیه
وااای، پلوتو هم ممکنه هنوز نفس بکشه؟ تصویرش عجیبه، بدنم مورمور شد! یه جور سحر و علم، چه فکرایی...