آب در حلقه ها و قمرهای زحل به طور غیر منتظره‌ای مانند آب روی زمین است!!

تصویر بالا سمت چپ پایین: نمای مادون قرمز کاسینی از دید زحل را نشان می‌دهد. قسمتهای آبی مادون قرمز جایی است که در آن یخ آب نسبتا روشن دیده می‌شود. رنگ قرمز انتشار حرارتی با طول موج طولانی‌تر، نشاندهنده گرما از عمق داخل سیاره است. سبز طول موج مادون قرمز است که نور شفق قطبی آن را منتشر می کند. بالای تصویر سمت راست: فوبه در نور مرئی دیده می‌شود. فوبه بسیار تاریک است، مانند زغال چوب، در حالی که حلقه‌ها در نور مرئی مانند برف ولی کمی کثیف هستند. اعتبار: NASA, JPL, VIMS Team, ISS Team, U. Arizona, D. Machacek, U. Leicester

دانشمندان با ایجاد یک روش جدید برای اندازه گیری نسبت ایزوتوپهای آب و دی اکسید کربن از راه دور، متوجه شده‌اند که آب در حلقه‌ها و قمرهای زحل به طور غیرمنتظره‌ای مانند آب روی زمین است، به غیر از ماه زحل به نام فوبه، جایی که آب غیرمعمولتر از هر هدف دیگری تاکنون در منظومه شمسی مورد مطالعه قرار گرفته است.

دانشمند ارشد علوم سیاره‌ای راجر ن. کلارک: ما نیاز به تغییر مدل‌های شکل‌گیری منظومه خورشیدی داریم، زیرا نتایج جدید با مدل‌های موجود اختلاف دارند. رابرت هان براون (U.Arizona)، دیل پی. کرایکسانک (ناسا) و گرگ A. سوئیسه (USGS) در این تحقیقات همکاری دارند.

ایزوتوپها اشکال مختلفی از عناصر اما با تعداد متفاوت نوترونها هستند. اضافه کردن نوترون جرم را به عنصر اضافه می‌کند و می‌تواند فرایندهای شکل‌گیری سیاره، دنباله‌دار یا قمر را تغییر دهد. آب از دو اتم هیدروژن (H) و یک اتم اکسیژن، H2O تشکیل شده است. اضافه کردن یک نوترون به یک اتم هیدروژن، سپس آن را به نام دوتریوم (D)، جرم مولکول آب (HDO) را حدود 5 درصد افزایش می‌دهد و این تغییر کوچک منجر به تفاوت‌های ایزوتوپی در شکل‌گیری یک سیاره، قمر یا دنباله‌دار می‌شود، و تبخیر آب پس از تشکیل را تغییر می‌دهد. نسبت دوتریوم به هیدروژن (D / H) یک اثر انگشت از شرایط شکل‌گیری، از جمله دما و تکامل در طول زمان است. تبخیر آب باعث غنی شدن دوتریوم در سطح باقی مانده می‌شود.

مدل‌های تشکیل دهنده منظومه شمسی نشان می‌دهد که D / H باید در منظومه شمسی بیرونی خنک‌تر از منظومه شمسی بزرگتر باشد که در آن زمین تشکیل شده است. دوتریوم در ابرهای مولکولی سرد فراوان است. برخي مدل‌ها پيش‌بيني مي‌كنند كه سيستم D / H براي سيستم زحل كمتر از زمين باشد. اما اندازه‌گیری‌های جدید نشان می‌دهد این مورد مربوط به حلقه‌ها و قمرها زحل به جز فوبه می‌باشد.

کلارک گفت، کشف ماده غیرمعمول دوتریوم به نسبت ایزوتوپ هیدروژن (D / H) برای قمر زحل، فوبه به این معناست که در قسمت خورشید تشکیل شده است. نسبت D / H  فوبه بالاترین مقدار است، اما در منظومه شمسی اندازه‌گیری می‌شود، که منشاء آن در منظومه شمسی بیرونی  بسیار فراتر از زحل است. ”

این تیم همچنین نسبت کربن 13 به کربن 12 (13C / 12C) را در ماه Iapetus و Phoebe قمرهای زحل اندازه گیری کردند. Iapetus، که همچنین D / H مشابه زمین دارد، همچنین 13C / 12C نزدیک به مقادیر زمین است، اما Phoebe تقریبا پنج برابر ایزوتوپ کربن دارد. حضور دی اکسید کربن محدودیت هایی را در میزان تبخیر فوبه می‌تواند بعد از تشکیل در فضا ایجاد کند، و تنها امکان این است که فوبه در منظومه شمسی بیرونی شکل می‌گیرد که بسیار دورتر از زحل است و متعاقبا در مدار قرار گرفته است جایی که توسط زحل جذب شده است. دقیقا همانطور که منشا فوبه کاملا ناشناخته است. در حال حاضر امکان اندازه‌گیری‌های D / H یا 13C / 12C بر روی سطوح یخی پلوتو یا کمربند کویپر بعد از پلوتون وجود ندارد، اما این روش جدید ما را قادر می‌سازد تا چنین اندازه‌گیری‌هایی بر روی سطوح یخی را انجام دهیم.

ماموریت Clipper ناسا اروپا  می‌تواند برای اندازه‌گیری نسبت‌های ایزوتوپی در ماهواره‌های یخی گالیله در اطراف مشتری استفاده شود، و کلارک یک همکار تحقیقی در این ماموریت است و امیدوار است چنین اندازه‌گیری‌هایی را انجام دهد.

ترجمه:

سارا سیدحاتمی

منبع: https://phys.org/news/2018-12-saturn-satellites-earth-moon-phoebe.html