تگرگها آمونیاک گم شده در غول‌های یخی را توضیح می‌دهند؟!

تگرگ‌های غول‌پیکر ممکن است راز دیرینه‌ای را توضیح دهند که چرا به نظر می‌رسد آمونیاک در اتمسفر اورانوس و نپتون گم شده است. آنها گازها را به عمق اتسمفر منتقل می‌کنند تا از زمین قابل تشخیص نباشند.

تصویر هنری از mushball در اتمسفر یک سیاره غول‌پیکر. یک مطالعه جدید می‌گوید که این گونه mushballها – اساساً تگرگ‌های غول‌پیکر – ممکن است آمونیاک از دست رفته را در جو اورانوس و نپتون توضیح دهند. تصویر از NASA/ JPL-Caltech/ SwRI/ CNRS/ Europlanet.

مورد از دست رفته آمونیاک

بر روی زمین، تگرگ – گلوله‌های یخی – مانند برف یا باران از ابرها می‌بارد. سیارات دیگر، مانند مشتری و زحل، نیز تگرگ دارند. در سیاره‌های غول‌پیکر، تگرگ را mushball می‌نامند. آنها بزرگتر و لغزنده‌تر از تگرگ‌های زمینی هستند. در اواسط سپتامبر 2021، انجمن سیارات فراخورشیدی گفت که تگرگها می‌توانند یک ماده گم شده را در غولهای یخی اورانوس و نپتون توضیح دهند. این ماده ترکیب شیمیایی آمونیاک است و دانشمندان گفتند که تگرگهای اورانوس و نپتون آمونیاک را در اعماق اتمسفرهای ضخیم سیارات حمل می‌کنند، جایی که تلسکوپ‌های زمینی نمی‌توانند آن را تشخیص دهند.

تا کنون، دانشمندان در مورد اینکه چرا به نظر می‌رسد آمونیاک در اتمسفر اورانوس و نپتون کمیاب است، متحیر شده‌اند. اتسمفر دو سیاره حاوی گازهای اولیه دیگری مانند متان است. اما این تنها کمبود آمونیاک را گیج‌کننده‌تر می‌کند.

این دانشمندان می‌گویند یا چیزی عجیب در مورد شکل‌گیری اورانوس و نپتون وجود دارد، یا فرایند دیگری باید باعث تخلیه آمونیاک شود. حالا ممکن است آنها پاسخی داشته باشند.

این تصویر نشان می‌دهد که چگونه دانشمندان فکر می‌کنند تگرگ در اتمسفر سیارات غول پیکر شکل می‌گیرد. این تصویر خاص برای مشتری است، اما تصور می‌شود که این فرایند برای اورانوس و نپتون مشابه است. تصویر از  NASA/ JPL-Caltech/ SwRI/ CNRS.

تگرگها آمونیاک از دست رفته را توضیح می‌دهند

اساساً، mushballها تگرگ‌های غول‌پیکر هستند که از آمونیاک و یخ آب تشکیل شده‌اند. آنها به دلیل مایع شدن آمونیاک بلورهای یخ آب به سرعت تشکیل می‌شوند. این امر می‌تواند حتی در دمای انجماد -130 درجه فارنهایت (-90 درجه سانتیگراد) رخ دهد.

در حقیقت، این تگرگها بزرگتر از هر تگرگی روی زمین هستند و وزن آنها تا 2.2 پوند (یک کیلوگرم) یا بیشتر افزایش می‌یابد. آنها آمونیاک به دام افتاده را به اعماق اتمسفر سیارات مانند مشتری، بسیار پایین‌تر از قاعده ابرها منتقل می‌کنند. به گفته محققان، همین فرایند باید حتی در در اورانوس و نپتون نیز اتفاق بیفتد.

شیمی ترمودینامیکی دلالت بر این دارد که این فرایند در اورانوس و نپتون کارآمدتر است و ناحیه بذرتگرگ گسترش یافته و در اعماق بیشتر رخ می‌دهد. بنابراین، آمونیاک احتمالاً به سادگی در اتمسفر عمیق این سیارات پنهان شده است (دور از دسترس ابزارهای کنونی).

تگرگ در مشتری: جونو سرنخ‌هایی را ارائه می‌دهد

فضاپیمای جونوی ناسا، در حال حاضر در مدار مشتری، به کشفی دست یافت که ممکن است به توضیح این راز کمک کند. در حقیقت، اتسمفر سیاره حاوی مقدار زیادی آمونیاک است، اما عمیقتر از آن چیزی است که قبلاً تصور می‌شد.

فضاپیمای جونو نشان داده است که در مشتری، آمونیاک به وفور وجود دارد، اما عموماً به دلیل شکل‌گیری تگرگها بسیار عمیق‌تر از حد انتظار است. آنچه را که در مشتری آموخته‌ایم می‌توان برای ارائه راه‌حلی قابل قبول برای این راز در اورانوس و نپتون به کار برد.

سال گذشته، دانشمندان نظریه دادند که تگرگ‌های بزرگ – 2/3 آب و 1/3 آمونیاک – در اتمسفر مشتری شکل می‌گیرند. تصور می شود که آنها از لایه‌هایی از آب آمونیاک و یخ پوشیده شده از پوسته آب یخ ضخیم‌تری تشکیل شده است. دانشمندان می‌گویند که آنها شبیه به تگرگ روی زمین شکل گرفته و با بالا رفتن یا پایین آمدن در جو مشتری بزرگتر می‌شوند.

سرانجام، تگرگها بسیار بزرگ می‌شوند و عمیق‌تر وارد جو می‌شوند و با دمای حتی گرمتر مواجه می‌شوند که در نهایت به طور کامل تبخیر می‌شوند. عمل آنها آمونیاک و آب را به سطوح عمیق در جو سیاره می‌کشاند. این امر توضیح می‌دهد که چرا ما آن را در این مکان‌ها با رادیومتر مایکروویو جونو نمی‌بینیم.

تصور می‌شود که در مشتری تگرگ‌ها در طوفان‌های الکتریکی قوی، در ابرهایی که هم آمونیاک و هم آب دارند، شکل می‌گیرند. مفهوم هنری از  NASA/ JPL-Caltech/ SwRI/ MSSS/ Gerald Eichstädt/ Heidi N. Becker/ Koji Kuramura.

برای درک کامل فرایندها، ما نیاز به یک مأموریت اختصاصی برای ترسیم ساختار عمق جوی و درک اختلاط در جو هیدروژن داریم. نپتون و اورانوس یک پیوند حیاتی بین سیاره‌های غول‌پیکر مانند مشتری و زحل و سیارات فراخورشیدی غول یخی هستند که ما در کهکشان کشف می‌کنیم. ما واقعاً باید به آنجا برویم!

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Mushballs Explain Missing Ammonia On Ice Giants

Posted by Paul Scott Anderson September 29, 2021

https://earthsky.org/space/mushballs-explain-missing-ammonia-uranus-neptune/