دليل جديد على المحيط تحت سطح بلوتو

منظر طبيعي للألوان من بلوتو ، كما تراه مركبة الفضاء نيوهورايزن التابعة لناسا في عام 2015. ويضيف بحث جديد إلى الأدلة على وجود محيط تحت سطح الأرض تحت قشرة جليد بلوتو. سبوتنيك بلانيتيا هي منطقة جليد النيتروجين الذي يتميز بمظهر أكثر نعومة في منتصف يمين الصورة. الصورة عبر ناسا / JHUAPL / SwRI / أليكس باركر.

من المعروف الآن أو يشتبه في وجود عدة أقمار على الأقل في المجموعة الشمسية الخارجية تحت سطحها البارد الجليدي. يعتقد العلماء أيضًا أن كوكب القزم بلوتو قد يحتوي على كوكب واحد أيضًا ، استنادًا إلى بيانات مأخوذة من بعثة نيوهورايزن التابعة لناسا لعام 2015. كيف يمكن أن يكون لهذه الكرة الصخرية الصغيرة المجمدة أبعد بكثير من نبتون محيط ؟

الآن ، يضيف بحث جديد أجراه علماء في اليابان والولايات المتحدة المزيد من الأدلة على هذا الاحتمال المثير للاهتمام. تم الإعلان عن النتائج في بيان صحفي مشترك من جامعة هوكايدو ومعهد علوم الأرض والحياة بمعهد طوكيو للتكنولوجيا وجامعة توكوشيما وجامعة أوساكا وجامعة كوبي وجامعة كاليفورنيا بسانتا كروز. نشر الباحثون نتائجهم في مجلة Nature Geoscience التي استعرضها النظراء في 20 مايو 2019.

في الدراسة الجديدة ، تشير المحاكاة الحاسوبية إلى أن طبقة من هيدرات الغاز (هيدرات الكلورات) - المواد الصلبة البلورية التي تشبه الجليد جسديًا - بين المحيط والقشرة الجليدية الخارجية يمكن أن تبقي المحيطات السطحية معزولة وسائلة. وبدون تلك الطبقة العازلة ، فإن أي ماء سائل ربما يكون قد جمد ملايين أو بلايين السنين قبل سنوات. من ملخص الورقة:

تمتلك العديد من أجسام النظام الشمسي الجليدي محيطات تحت سطح الأرض. على بلوتو ، يشير موقع سبوتنيك بلانيتيا بالقرب من خط الاستواء إلى وجود محيط تحت سطح الأرض وقذيفة جليدية رفيعة محليًا. للحفاظ على المحيط ، يحتاج بلوتو إلى الاحتفاظ بالحرارة في الداخل.

الهيكل الداخلي الحالي المقترح لبلوتو. تساعد طبقة هيدرات الكلورات (الغاز) - على الأرجح الميثان - في الحفاظ على سائل المحيط الداخلي لبلوتو ، بينما تظل القشرة الجليدية الخارجية مجمدة. الصورة عبر كاماتا إس. وآخرون ، يغطّي محيط بلوتو ويعزل عن طريق هيدرات الغاز. علوم الأرض الطبيعية ، 20 مايو 2019.

يُعتقد أن محيطات مماثلة على أقمار مثل أوروبا وإنسيلادوس تظل سائلة عن طريق تجاذب الجاذبية من كواكبها المضيفة ، كوكب المشتري وزحل. الأمونيا والأملاح في الماء نفسه قد تساعد أيضا في هذا. لكن بلوتو ليس لديه كوكب أكبر يسحبه ، لذلك يجب أن يكون هناك آلية مختلفة في العمل.

تشير بيانات من New Horizons إلى أن بلوتو لديه محيط أسفل القشرة الجليدية الخارجية ، وأن قشرة الجليد أرق في المنطقة المسماة سبوتنيك بلانيتيا. ولكن وفقًا للنظرية المعيارية ، كان من المفترض أن يكون السطح الداخلي لقشرة الجليد هذه مسطحًا ، وليس كذلك. سبوتنيك بلانيتيا هي منطقة شاسعة من الجليد الجليدي النيتروجيني الأملس على عكس أي شيء على وجه الأرض.

يفترض الباحثون الآن أن طبقة عازلة من هيدرات الغاز - التي تتكون على الأرجح من الميثان - تقع تحت سبوتنيك بلانيتيا. تساعد هذه الطبقة العازلة في الحفاظ على درجة حرارة الماء أقل من درجة حرارة كافية لتظل سائلة ، بينما تظل القشرة الجليدية مجمدة. ستتكون هذه الطبقة من هيدرات الغاز ، وهي مواد صلبة تشبه الجليد تتكون من غاز محصور داخل أقفاص مائية جزيئية. هذه الهيدرات عالية اللزوجة ولها الموصلية الحرارية المنخفضة ، وبالتالي يمكن أن توفر خصائص عزل مثالية.

سبوتنيك بلانيتيا بمزيد من التفاصيل. ينقسم السطح الجليدي الناعم (جليد النيتروجين) إلى "خلايا" غير منتظمة الشكل تحيط بها أحواض ضيقة ، بعضها يحتوي على مواد أغمق. هناك أيضًا مجموعات من التلال وحقول الحفر الصغيرة غير العادية. قشرة الجليد الخارجية أرق في هذه المنطقة من أي مكان آخر على بلوتو. الصورة عبر ناسا / JHUAPL / SwRI.

من الملخص:

تعمل هيدرات كلاترات كعازل حراري ، حيث تمنع المحيط من التجمد تمامًا مع الحفاظ على قشرة الجليد باردة ومتحركة. غاز الميثان الأكثر ترجيحًا هو غاز الميثان ، المشتق من أجسام السليفة و / أو تكسير المواد العضوية في قلب صخري ساخن. جزيئات النيتروجين المحتواة في البداية و / أو التي يتم إنتاجها لاحقًا في القلب من المحتمل ألا يتم حبسها في شكل هيدرات كلورات ، بدلاً من ذلك تزود السطح والغلاف الجوي الغني بالنيتروجين. قد يكون تكوين طبقة رقيقة من هيدرات كلوراترات إلى محيط تحت سطح الأرض آلية عامة مهمة للحفاظ على المحيطات تحت سطح الأرض طويلة العمر في الأقمار الصناعية الجليدية الكبيرة نسبيًا ولكنها ذات حرارة منخفضة للغاية وكائنات حزام كويبر.

اختبر الباحثون سيناريوهين ، أحدهما مع طبقة غاز الميثان العازلة ، والآخر بدونه. مع عدم وجود طبقة من هذا القبيل ، كان ينبغي أن يكون المحيط قد جمد مئات الملايين من السنين. ولكن مع تلك الطبقة المضافة ، كان سيظل المحيط سائلاً دون تجميده كثيرًا ، إن وجد. في هذا السيناريو ، سوف يستغرق المحيط أكثر من مليار عام لتجميده بالكامل.

من اليسار إلى اليمين: الباحثان أتسوشي تاني من جامعة كوبي ، وشونيتشي كاماتا وكيوشي كوراموتو من جامعة هوكايدو. الصورة عبر يو كيكوتشي.

ينشأ الميثان على الأرجح من قلب بلوتو. الغلاف الجوي الضعيف جدا لبلوتو ، الذي يحتوي على الهيدروجين وفيرة ولكن القليل جدا من الميثان ، كما يدعم هذا الاستنتاج ، وفقا للباحثين.

لا تظهر هذه النتائج الجديدة فقط كيف يمكن أن يكون محيط بلوتو سائلاً اليوم حتى في أكثر الظروف التي تبدو غير مرجحة ، ولكن تشير أيضًا إلى أنه قد يكون هناك العديد من عوالم أخرى مماثلة في الكون. من المعتقد بالفعل أن أقمار المحيطات مثل أوروبا وإنسيلادوس ، التي تدور حول كواكب كبيرة ، قد تكون شائعة. ولكن حتى لو كان هناك كوكب قزم نائي بارد مثل بلوتو يمكن أن يكون له محيط ، فإن هذا قد يعني أن العديد من هذه العوالم موجودة في مجرتنا وخارجها. هذا ، بالطبع ، يمكن أن يكون له آثار على إمكانية الحياة في مكان آخر. وفقًا لشونيتشي كاماتا من جامعة هوكايدو ، الذي قاد فريق البحث:

قد يعني هذا وجود عدد أكبر من المحيطات في الكون عما كان يعتقد سابقًا ، مما يجعل وجود حياة خارج كوكب الأرض أكثر منطقية.

يشتهر قمر كوكب المشتري يوروبا بمحيطه تحت سطح الأرض ، والذي يمكن أن يدعم الحياة. الآن يبدو أن بلوتو لديه واحدة أيضا. كم أكثر قد يكون هناك؟ الصورة عبر معهد ناسا / JPL-Caltech / SETI.

كشفت نيوهورايزن عن أن بلوتو هو عالم أكثر تعقيدًا ونشاطًا مما كان متوقعًا بشكل عام ، حيث توجد أنهار جليدية من النيتروجين وجبال جليدية مائية و "ثلج ميثان" على الجبال وتضاريس أرضية غير عادية داخل سبوتنيك بلانيتيا. الآن يبدو أن بلوتو يحتوي أيضًا على محيط مائي في أعماق الأرض. يبدو الأمر سخيفًا في الفكر الأول ، لكن الأدلة تقول حتى الآن إنه موجود. وإذا كان بإمكان بلوتو من جميع الأماكن الحفاظ على المحيط ، فكم من الكواكب والأقمار الموجودة بالمحيط قد توجد هناك؟ ربما أكثر من أي وقت مضى يعتقد ممكن.

خلاصة القول: قد يكون بلوتو على مسافة بعيدة جدًا من الشمس ، آخر مكان تتوقع أن تجد فيه محيطًا. لكن هذه الدراسة الجديدة تضيف إلى الأدلة المتزايدة على أن بلوتو لديها بالفعل محيط تحت قشرة الجليد الخارجية. تُظهر النتائج الجديدة كيف ، على عكس التوقعات ، قد يظل محيط بلوتو سائلاً لمئات الملايين من السنين ، وربما لا يزال هذا اليوم ، وفقًا لهؤلاء العلماء.

المصدر: محيط بلوتو مُغطى ومعزول بهيدرات الغاز

عبر جامعة هوكايدو