شکستن رمز و راز دینامیک و شکل گیری یخ نیتروژن در پلوتو

ناهنجاریهای دمایی زیر سطح یخ که توسط مدل کامپیوتری ارائه شده توسط نویسندگان مطالعه پیش‌بینی شده است  (A.Morison/S. Labrosse /G. Choblet)

دانشمندان بینش جدید و جذابی را در مورد چگونگی شکل‌گیری ظاهر سیاره کوتوله پلوتو کشف کرده‌اند.

تیمی از محققان بین‌المللی، از جمله دکتر آدرین موریسون از دانشگاه اکستر، نشان داده‌اند که چگونه اشکال وسیع و بزرگ یخی در یکی از بزرگترین دهانه‌های سیاره، اسپوتنیک پلانیتیا، شکل گرفته است.

شاید چشمگیرترین ویژگی در سطح پلوتو، عارضه اسپوتنیک پلانیتیا است که یک دهانه برخوردی است که از یک دشت درخشان، کمی بزرگتر ازکشور فرانسه و پر از یخ نیتروژن تشکیل شده است (یک دشت یخی بزرگ).

برای مطالعه جدید، محققان از تکنیک‌های مدل‌سازی پیچیده‌ای استفاده کرده‌اند تا نشان دهند که این اشکال یخی، به شکل چند ضلعی که از تصعید یخ تشکیل می‌شوند – پدیده‌ای است که در آن یخ جامد می‌تواند بدون عبور از حالت مایع به گاز تبدیل شود.

تیم تحقیقاتی نشان می‌دهد که این تصعید یخ نیتروژنی به جریان انتقال گرما  در لایه یخی دهانه‌ی اسپوتنیک پلانیتیا با خنک کردن سطح آن کمک و قدرت می‌بخشد.(همرفت نوعی جابجایی بر اثر اختلاف دما است)(الگوهای سطح چندضلعی آن  در نتیجه همرفت حالت جامد با جریان گرمای تحمیلی از مرکز پلوتو یا اختلاف دما در لایه یخی 10 کیلومتری  است).

دکتر موریسون، یکی از محققان بخش فیزیک و نجوم اکستر گفت: زمانی که کاوشگر فضایی افقهای نو، از فراز پلوتو در سال 2015 پرواز کرد، تنها داده‌های جمع‌آوری‌شده تا به اکنون کافی بود تا درک ما از این جهان دور را به شدت تغییر دهد.

به طور خاص، نشان داد که پلوتو با وجود دور بودن از خورشید و داشتن منابع انرژی داخلی محدود، هنوز از نظر زمین‌شناسی فعال است. این شرایط شامل دهانه اسپوتنیک پلانیتیا می‌شود، جایی که شرایط سطحی اجازه می‌دهد نیتروژن گازی در جو آن با نیتروژن جامد همزیستی کند.

ما می‌دانیم که سطح یخ ویژگی‌های چند ضلعی قابل توجهی را نشان می‌دهد – که توسط جابجایی حرارتی در یخ نیتروژنی شکل می‌گیرد و مرتباً سطح یخ را سازماندهی و تجدید می‌کند. با این حال، سؤالاتی وجود داشت که چگونه این فرآیند ممکن است رخ دهد.

در مطالعه جدید، تیم تحقیقاتی مجموعه‌ای از شبیه‌سازی‌های عددی را انجام دادند که نشان داد خنک‌ سازی حاصل از تصعید قادر است همرفت را به گونه‌ای تامین کند که با داده‌های متعددی سازگار است که از افق‌های نو از جمله اندازه چندضلعی‌ها، دامنه توپوگرافی و سرعتهای ذرات منتشره سطح مطابقت دارد.

همچنین با مقیاس زمانی که در آن مدل‌های اقلیمی تصعید دهانه اسپوتنیک پلانیتیا را پیش‌بینی می‌کنند سازگار است که از حدود 1 تا 2 میلیون سال پیش آغاز می‌شود. این امر نشان داد که پویایی این لایه یخ نیتروژنی مشابه آنچه در اقیانوس‌های زمین یافت می‌شود، تحت تأثیر آب و هوا است.

چنین دینامیکی (نوعی حرکت) یک لایه جامد با نیروی آب و هوایی می‌تواند در سطح دیگر اجرام سیاره‌ای مانند تریتون (یکی از قمرهای نپتون) یا اریس و  ماکه ماکه (از کمربند کویپر) رخ دهد.

مترجم: مرتضی نادری‌فرد

منبع:

Cracking the mystery of nitrogen ice dynamics on Pluto

by University of Exeter DECEMBER 15, 2021

https://phys.org/news/2021-12-mystery-nitrogen-ice-dynamics-pluto.html