6 دقیقه
یافتههای جدید و کپشن تصویر اصلی
پژوهشهای تازه نشان میدهد که آریل، یکی از قمرهای اورانوس، ممکن است روزگاری اقیانوسی حدود 100 مایل (170 km) عمق داشته باشد.
یک مطالعهٔ اخیر که در نشریهٔ Icarus منتشر شده است، شواهد فزایندهای ارائه میدهد که آریل — قمر یخی و نسبتاً میانسایز اورانوس — میتوانست در دورانهای اولیهٔ تاریخ خود دارای اقیانوس زیرسطحی گستردهای باشد. پژوهشگران با ترکیب نقشهبرداری سطح و مدلسازی تنشهای کشندی (تایدالی) نتیجه گرفتند که لایهٔ مایع زیر پوستهٔ یخی آریل میتوانست زمانی صدها کیلومتر ضخامت داشته باشد، که بهطرز چشمگیری از عمق متوسط اقیانوسهای زمین فراتر است.
شواهد سطحی: شکستگیها، گرا بنها و دشتهای کرایوآتشفشانی
آریل که حدود 720 مایل (1,159 km) قطر دارد، تضاد چشمگیری در نوع زمینریختها نشان میدهد: نواحی بسیار دهانهدار در کنار دشتهای صاف که احتمالاً ناشی از کرایوآتشفشان (فعالیت آتشفشانی مبتنی بر آب، آمونیاک یا دیگر فرّارها بهجای سنگ مذاب) هستند. شکستگیهای پهنمقیاس، ریجها و گرا بنها — بلوکهای پوسته که نسبت به مناطق اطراف پایین افتادهاند — سطح را نقطهچین کرده و به وجود تنشهای تکتونیکی شدید در گذشتهٔ این قمر اشاره دارند.
کالب استروم (نویسندهٔ اول) و الکس پاتفاف (Planetary Science Institute) استدلال کردند که چنین تغییرشکلهای در مقیاس جهانی نیازمند داخلی قابل حرکت است. با نقشهبرداری ساختارهای سطحی و مقایسهٔ آنها با مدلهای کامپیوتری تغییرشکل ناشی از نیروهای کشندی، تیم شرایط مداری و درونی گذشتهٔ آریل را محدود کردند تا الگوهای تنشی مشاهدهشده قابل تولید باشند.
گرمایش کشندی، بیضیگردی مدار و عمق اقیانوس
تنش کشندی وقتی پدید میآید که شکل یک قمر در طول مدار آن تغییر میکند: کشش گرانشی از سیارهٔ میزبان، ماهواره را کش و قوس میدهد، که تولید گرما و تنشهای مکانیکی میکند. این مطالعه نشان میدهد آریل زمانی دارای بیضیگردی مداری (excentricity) نزدیک به 0.04 بوده — چیزی در حدود 40 برابر مقدار فعلی آن. اگرچه از لحاظ عددی متوسط به نظر میرسد، چنین بیضیگردیای میتوانست انعطاف کشندی را تقویت کند تا پوسته را در صورت وجود اقیانوس زیرسطحی با پوستهٔ یخی نسبتاً نازک، دچار شکستگی کند؛ یا اینکه اقیانوسی عمیقتر همراه با بیضیگردی متوسط همان اثر را ایجاد نماید.
در اوج فعالیت کشندی، مدلها نشان میدهند که داخل آریل میتوانسته اقیانوسی بیش از 100 مایل (170 km) عمق را پشتیبانی کند. برای مقایسه، اقیانوس آرام زمین بهطور متوسط حدود 2.5 مایل (4 km) عمق دارد — بنابراین اقیانوس فرضی آریل از نظر بُعد عمودی به مراتب بزرگتر است، هرچند در چارچوب لایهای داخل این قمر قرار میگیرد.
مطالعه توضیح میدهد که برای ایجاد وسعت شکستگیهای مشاهدهشده امروز، یا باید پوشش یخی روی یک اقیانوس بزرگ نازک بوده باشد، یا آریل باید دورهای بیضیگردی بالاتری را تجربه کرده باشد در کنار اقیانوسی اندکی کوچکتر. در هر دو سناریو، وجود یک لایهٔ مایع برای جدا کردن پوسته از بخش جامد عمیقتر و فراهم آوردن پاسخ مکانیکی مورد نیاز برای شکلگیری گرا بنها و ریجها ضروری است.
زمینه در سامانهٔ اورانوس
این مقاله دربارهٔ آریل پس از تحلیل مشابهی دربارهٔ میرندا توسط همان تیم منتشر شده است و از ایدهٔ میزبانی چندین قمر اورانی توسط اقیانوسهای زیرسطحی پشتیبانی میکند — پیکربندیای که گاهی «جهانهای دوقلوی اقیانوسی» نامیده میشود. تام نوردهایم (Johns Hopkins APL)، همنویسنده، اشاره میکند که تا کنون پژوهشگران تنها نیمکرههای جنوبی آریل و میرندا را با وضوح بالا تصویربرداری کردهاند. مدلسازی آنها پیشبینی میکند شکستگیها و ریجها در نیمکرههای شمالیِ نانقشهبرداریشده کجا باید ظاهر شوند و این نتایج میتواند راهنمایی مهمی برای برنامهریزی ماموریتهای آینده باشد.
در صورت تأیید، قمرهای حامل اقیانوس در سامانهٔ اورانوس به فهرست در حال رشد جهانهای یخی بالقوهٔ قابل سکونت یا شیمیفعال در بیرونیترین سامانهٔ خورشیدی افزوده میشوند و درک ما را از نقش گرمایش کشندی در شکلدهی زمینشناسی ماهوارهها تشریح میکنند.
پیامدهای مأموریتی و رصدهای آینده
تأیید مستقیم وجود یا سابقهٔ اقیانوس زیرسطحی در آریل نیازمند دادههای جدید از فضاپیما است. ابزارهای کلیدی برای یک مدارگرد یا عبوری شامل موارد زیر میشوند:
- رادار نفوذگر یخ برای بررسی ساختار لایهای و شناسایی حافظههای مایع.
- مغناطیسسنجها برای جستجوی میدانهای مغناطیسی القاشده که توسط اقیانوسهای هادی زیرسطحی به وجود میآیند.
- تصویربرداری با وضوح بالا و توپوگرافی (دوربینهای استریو، آلتیمتِر لیزری) برای نقشهبرداری از ویژگیهای تکتونیکی در نیمکرههایی که تاکنون دیده نشدهاند.
- علم گرانش برای محدود کردن توزیع جرم در درون و تمایز بین یک درون جامد و یک لایهٔ مایع.
یک مأموریت اختصاصی به سامانهٔ اورانوس — مدارگردی مجهز به مجموعهای از ابزارهای ژئوفیزیکی — مؤثرترین راه برای آزمون نتایج مدلسازی و بررسی آریل، میرندا و دیگر اقمار برای یافتن نشانههای لایههای مایع گذشته یا حاضر خواهد بود. این مأموریت میتواند پرسشهای کلیدی دربارهٔ اقیانوسهای زیرسطحی، گرمایش تایدالی و پتانسیلهای شیمیایی این جهانهای یخی را پاسخ دهد.
دیدگاه کارشناسی
«سطح آریل داستانی از پویایی درونی را بازگو میکند که ما تازه در حال رمزگشایی آن هستیم،» میگوید دکتر النا مورالس، ژئوفیزیکدان سیارهای در دانشگاه آریزونا. «اگر اقیانوسی به مقیاسی که تیم مدلسازی کرده وجود داشته باشد، پیامدهای عمیقی برای تکامل حرارتی و شیمیایی قمرهای اورانی خواهد داشت. یک مأموریت هدفمند میتواند مشخص کند آن اقیانوسها گذرا بودهاند یا بلندمدت پایدار ماندهاند.»
نتیجهگیری
مطالعهٔ جدید منتشرشده در Icarus احتمال اینکه آریل زمانی اقیانوس زیرسطحی عظیمی داشته را تقویت میکند که توسط گرمایش کشندی و تغییرات مداری ایجاد شده است. اگرچه آن اقیانوس — در صورت وجود — ظاهراً بیشتر یک بازمانده از گذشتهٔ آریل است تا مخزن فعال آشکار در زمان حال، این یافتهها ارزش علمی بازگشت به سامانهٔ اورانوس را برجسته میسازند. مأموریتهای آینده مجهز به رادار نفوذگر یخ، مغناطیسسنجها و ابزارهای گرانشی دقیق میتوانند مدلها را تأیید کنند، زمینهای مشاهدهنشده را نقشهبرداری نمایند و مشخص کنند که آیا آریل و همسایگانش جهانهای موقتی اقیانوسی بودهاند یا هنوز درونهای سیال را حفظ کردهاند.
منبع: scitechdaily
ارسال نظر