دنباله‌دار روزتا توسط تنش برشی به شکل کنونی درآمده است!!

 تصویر NavCam که در تاریخ 27 مارس 2016 گرفته شده بود، زمانی که روزتا در 329 کیلومتری هسته دنباله‌دار 67P / Churyumov-Gerasimenko قرار داشت. اعتبار: ESA / Rosetta / NavCam – CC BY-SA IGO 3.0

دنباله‌دار کوچک و یخی با دو لبه متمایز به نظر می‌رسد در منظومه شمسی شایع هستند و یک حالت ممکن شکل‌گیری برای آنها یک برخورد کند دو اشیاء اولیه در مراحل اولیه شکل‌گیری حدود 4.5 میلیارد سال پیش است. مطالعه جدید با استفاده از داده‌های جمع‌آوری شده توسط روزتا در طول دو سال ماموریت خود در دنباله‌دار 67P / C-G، مکانهایی را که باعث شکل‌گیری دنباله‌دار در طی میلیاردها سال شده‌اند، را روشن کرده است.

محققان از مدلسازی استرس و تحلیل سه بعدی از تصاویر گرفته شده توسط دوربین OSIRIS با رزولیشن زیاد برای بررسی سطح دنباله‌دار روزتا استفاده کردند.

کریستوف ماتوتی از دانشگاه اکس-مارسیل، فرانسه، می‌گوید: “ما شبکه‌ای از گسل‌ها و شکستگی‌ها را در زیر زمین به عمق 500 متر و صدها متر وسعت پیدا کردیم.”

“این ویژگی‌های زمین‌شناسی توسط تنش برشی ایجاد شده است (تنش برشی عبارت است از مؤلفه‌ای از تنش که بر سطح مقطع یک جسم اعمال می‌شود. تنش برشی از بردار نیروی عمود بر بردار نرمال سطح مقطع ناشی می‌شود)، نیروی مکانیکی که اغلب در زمین‌لرزه‌ها یا یخچال‌های طبیعی بر روی زمین و دیگر سیارات زمین‌مانند شناخته شده اشت، زمانی که دو جسم در جهت‌های مختلف یکدیگر حرکت می‌کنند. این پدیده در مورد دنباله‌دار بسیار هیجان‌انگیز است، شکل، ساختار داخلی، و اینکه چگونه در طول زمان تغییر کرده و تکامل یافته است.”

این تصاویر نشان می‌دهد که چگونه دنباله‌دار دوتایی، 67P / Churyumov-Gerasimenko، توسط یک فرایند زمین‌شناسی شناخته شده به عنوان تنش برشی مکانیکی تحت تاثیر قرار گرفته است. شکل دنباله‌دار در دو نمودار چپ از سمت بالا و کنار نمایش داده می‌شود، در حالی که چهار فریم سمت راست، در سمت چپ در قسمت مشخص شده توسط کادر سیاه نشان داده شده (گردن دنباله‌دار). پیکان قرمز اشاره به یک نقطه در هر دو تصویر، از دیدگاه‌های مختلف دارد. این علامت دو بخش مرکزی قسمت گردن را به وسیله دوربین OSIRIS  روزتا نشان می‌دهد و در یک مطالعه جدید به بررسی نحوه شکل دنباله در طول زمان می‌پردازد. دو فریم در سمت راست با استفاده از این تصاویر به عنوان پس زمینه مشخصه‌های مختلفی را در دنباله‌دار نشان می‌دهد. خطوط قرمز ردیابی شکستگی و خطاهای گسل ایجاد شده توسط تنش برشی را نشان می‌دهد، یک نیروی مکانیکی که اغلب در زمین لرزه‌ها یا یخچال‌های طبیعی بر روی زمین و دیگر سیارات زمینی دیده می‌شود. این اتفاق زمانی رخ می‌دهد که دو جسم یا بلوک در جهت‌های مختلف حرکت می‌کنند و به نظر می‌رسد که باعث چرخش دنباله‌دار و شکل نامنظم آن شده است. علامت‌های سبز لایه‌های تراشیده شده را نشان می‌دهد. اعتبار:ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA; C. Matonti et al. (2019)

مدل توسعه یافته توسط محققین، تنش برشی را در مرکز گردن دنباله‌دار، که جزء کوچکترین دو لوب دنباله‌دار بود، به اوج رساند.

اولیور گروسین، همکارش از دانشگاه ایکس مارسی، فرانسه، توضیح می‌دهد: “به نظر می‌رسد که مواد در هر نیمه در حال کشیده شدن و حرکت هستند و باعث از بین بردن بخش گردن توسط فرسایش مکانیکی می‌شوند.

“ما فکر می کنیم این اثر در اصل به دلیل چرخش دنباله‌دار همراه با شکل اولیه نامتقارن آن بوده است.

مشاهدات نشان می دهد که تنش برشی در سراسر دنباله‌دار و بویژه در اطراف گردن آن وجود دارد. واقعیت این است که شکستگی می‌تواند به طور گسترده‌ای در 67P / C-G انتشار یابد، همچنین تأیید می‌کند که مواد تشکیل دهنده درونی دنباله‌دار شکننده است، چیزی که قبلا مشخص نشده بود.

نیک اورتای از همکاران دانشگاه استرلینگ انگلستان می‌گوید: “هیچ یک از مشاهدات ما نمی‌تواند با فرآیندهای حرارتی توضیح داده شود.” “آنها تنها زمانی حس می‌شوند که ما تنش برشی را در سراسر دنباله‌دار و به ویژه در اطراف گردن آن، تغییر شکل و آسیب و شکسته شدن آن را در طول میلیاردها سال در نظر بگیریم.”

این نمودار تکامل دنباله‌دار دوتایی، 67P/Churyumov-Gerasimenko را در طول 4.5 میلیارد سال گذشته نشان می‌دهد. اعتبار: C. Matonti et al (2019)

تصعید، فرآیند تبدیل جامد به بخار و در نتیجه انتقال گرد و غبار دنباله‌دار به فضا، یکی دیگر از شناخته شده‌ترین فرایندهایی است که می‌تواند بر روی ظاهر دنباله‌دار در طول زمان تاثیر گذارد. به ویژه هنگامی که یک دنباله‌دار به خورشید نزدیک می‌شود، آن را گرم می‌کند و یخ هایش را تصعید می‌کند – شاید بهترین و در برخی از وقایع دراماتیکترین چیزی باشد که توسط روزتا در زمان خود در Comet 67P / C-G دیده می‌شود.

نتایج جدید نشان می‌دهد که چگونه دنباله‌دارهای دوتایی در طول زمان تکامل یافته‌اند.

تصور می شود که دنباله‌دارها در ابتدای روزهای منظومه شمسی شکل گرفته و در قبل از شروع سفر به داخل ابرهای وسیع در لبه‌های بیرونی ذخیره می‌شوند. این فاز اولیه “ساختمان” منظومه شمسی بود که 67P / C-G شکل اولیه آن را داشت.

مطالعه جدید نشان می‌دهد که حتی در فاصله‌های بزرگ از خورشید، تنش برشی پس از چندین میلیارد سال پس از تشکیل، عمل می‌کند، در حالی که فرسایش در کمتر از یک میلیون سال به طول می‌انجامد تا بتواند ساختار دنباله‌دار بخصوص منطقه گردن را تغییر شکل دهد که قبلا توسط تنش برشی ضعیف شده بود.

به طرز هیجان انگیزی، فضاپیمای افق‌های نوی ناسا اخیرا تصاویری از پرواز خود از اولتیما تولی، یک جسم فرانپتونی واقع در کمربند کوئیپری، مخزن دنباله‌دارها و دیگر اجسام جزئی در حومه منظومه شمسی، گرفته است.

اولین تصاویر شیء کمربند کویپری، اولتیما تولی (چپ)، ظاهری شگفت‌آور و شبیه به دنباله‌داری داشت که فضاپیمای روزتای ESA آن را برای بیش از دو سال بررسی کرد (راست). اعتبار: سمت چپ: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute; right: ESA/Rosetta/NAVCAM – CC BY-SA IGO 3.0

داده‌ها نشان می‌دهد که این شی همچنین دارای شکل دو لبه است، هر چند که با توجه به دنباله‌دار روزتا تا حدودی مسطح شده است.

کریستوف می‌گوید: “شباهت‌های شکل، امیدوار کننده هستند، اما به نظر نمی‌رسد که ساختارهای برش تنشی در اولتیما تولی ظاهر شوند.”

همانطور که عکس‌های دقیقتر بازگردانده و تجزیه و تحلیل می‌شوند، زمان نشان می‌دهد که آیا سابقه تاریخی مشابه با 67P / C-G داشته یا خیر.

مت تیلور، دانشمند پروژه روزتای ESA، می‌گوید: “دنباله‌دارها ابزار بسیار مهمی برای یادگیری بیشتر در مورد شکل‌گیری و تکامل سیستم خورشیدی هستند.”

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Rosetta’s comet sculpted by stress

February 19, 2019, European Space Agency

https://phys.org/news/2019-02-rosetta-comet-sculpted-stress.html