7 اکتشاف شگفت انگیز درباره سیاره کوتوله پلوتون

سیاره کوتوله پلوتون در کمربند کویپر از فهرست سیارات اصلی خارج شده؛ اما ماموریت‌های فضایی حقایق شگفت انگیزی درباره آن کشف کرده‌اند.

پلوتون را احتمالاً به خاطر تضعیف وضعیتش به عنوان یک سیاره می‌شناسید. در سال ۲۰۰۶، اتحادیه بین‌المللی اخترشناسی، طبقه‌بندی اصلی سیاره را از آن گرفت و تعریف سیاره را این‌گونه محدود کرد که حتما باید مدار خود را با وزن گرانشی‌اش به دور خورشید کامل کند. پلوتون نمی‌توانست این معیار عضویت را برآورده سازد؛ زیرا مدار آن با سایر اجسام یخی در کمربند کویپر پر شده است.

در حالی که دانشمندان فضایی امروزه هنوز درباره جایگاه مناسب پلوتون در زمره سیارات بحث می‌کنند، برخی می‌گویند زمین‌شناسی آن به اندازه هر سیاره دیگری غنی است. هیچ‌کس نمی‌تواند جذابیت علمی آن را انکار کند؛ هرچند که از دور یک سیاره کسل‌کننده و مرده به نظر می‌رسد. با این حال، سیاره کوتوله پلوتون فقط دو سوم اندازه ماه ماست و بیش از ۳۰ برابر دورتر از خورشید نسبت به زمین قرار دارد.

قبل از هر مأموریتی به پلوتون، دانشمندان فرض می‌کردند که این یک سیاره نه چندان جالب خواهد بود. فران باگنال، دانشمند اخترشناس در دانشگاه کلرادوی بولدر می‌گوید: «فکر می‌کردم قرار است چیزی شبیه یک نسخه یخی از ماه خودمان ببینیم».

اما با وجود دمای بسیار پایین در سطح که به منفی ۴۰۰ درجه فارنهایت می‌رسد، پلوتون دارای یک موتور زمین‌شناختی پر سر و صدای درونی است. این موتور بافت غنی پلوتون را با یخچال‌های جاری، کوه‌های تیز و سایر ویژگی‌های زمینی ناآشنا بر روی سطح آن شکل داده.

طبق اخبار علمی تا به امروز، تنها یک مأموریت یعنی پرواز نیو هورایزنز در سال ۲۰۱۵ به سیاره کوتوله پلوتون انجام شده است. حتی در یک برخورد کوتاه، تصاویر بازگشتی از سطح پلوتون به اندازه‌ای شگفت‌انگیز بودند که بسیاری از فرضیه‌های اولیه درباره این دنیای دورافتاده را زیر و رو کردند. در ادامه با گجت نیوز همراه شوید تا برخی از شگفت‌انگیزترین اکتشافات نیو هورایزنز و مشاهدات قبلی زمین از پلوتون را به شما توضیح دهیم.

پلوتون دارای یخ‌های عجیب و غریب است

این سیاره بسیار سرد است و انواع مختلفی از یخ‌ها در آن وجود دارد که سیارات نزدیک‌تر به خورشید تجربه‌اش نمی‌کنند. اولین نوع یخ، یخ آب است. چون دما در پلوتون به شدت زیر نقطه انجماد ۳۲ درجه فارنهایت (صفر سانتی‌گراد) قرار دارد، هرگونه آب بر روی سطح به طور کامل یخ می‌بندد. انواع جالب‌تری از یخ‌ها در پلوتو از ترکیبات فرار مانند متان، نیتروژن و مونوکسید کربن تشکیل شده‌اند.

این مواد شیمیایی تنها به صورت گاز در زمین وجود دارند، اما در پلوتون بین حالت‌های گاز و جامد تغییر می‌کنند. توزیع آن‌ها در پلوتو ناهموار است، زیرا به طور منظم از حالت جامد به بخار تبدیل می‌شوند و سپس به شکل فصلی دوباره بر روی سطح یخ می‌زنند.

یخ‌های عجیب متان و نیتروژن به ترتیب در مشاهدات زمینی در سال ۱۹۷۶ و در دهه ۱۹۹۰ کشف شدند. توزیع آن‌ها بر روی سیاره با جزئیات بیشتر زمانی نقشه‌برداری شد که نیو هورایزنز از کنار سیاره کوتوله پلوتون عبور کرد. مأموریت همچنین حدس و گمان‌ها را مبنی بر وجود مونوکسید کربن یخ زده در آنجا مورد تایید قرار داد.

برخلاف یخ آب در پلوتون، یخ‌های متان و نیتروژن نرم هستند. این یخ‌ها یخچال‌هایی تشکیل می‌دهند که در طول زمان قادر به جریان، ذوب شدن و صاف شدن به شکل دشت‌ هستند. بیشتر ویژگی‌های توپوگرافی متنوع پلوتون از جمله تپه‌ها، تل‌ها و بلوک‌های شکسته‌ای که به آن‌ها زمین‌های آشفته گفته می‌شود، از یخ‌های متان و نیتروژن تشکیل شده یا نتیجه فعالیت‌های آن‌ها هستند.

سیاره کوتوله پلوتون از نظر زمین‌شناسی بسیار غنی است

با وجود اندازه کوچک، پلوتون هنوز مقداری گرمای اولیه باقی‌مانده دارد. سیاره کوتوله به طور مداوم لکه‌های قدیمی را از بین می‌برد و نمای خارجی‌اش را تازه سازی می‌کند؛ زیرا گرمای باقی‌مانده در درون آن باعث جابجایی جغرافیایی می‌شود. به همین دلیل بسیاری از قسمت‌های سطح به طرز شگفت‌انگیزی بدون برخورد هستند، زیرا اثرات برخورد گذشته محو شده‌اند. همان‌طور که نیو هورایزنز هم کشف کرد ویژگی‌های ناهمواری که خود پلوتو ساخته است، سطح سیاره را زینت می‌دهد. زینت‌ها همان کوه‌ها، ترک‌های پوسته و دره‌هایی هستند که به صورت موازی به سوی قطب شمال می‌پیچند.

یکی از جذاب‌ترین ویژگی‌های جغرافیایی، فرشی از « حباب‌ها» است که بر روی بستر یخ‌زده‌ای به نام اسپوتنیک پلانیتیا قرار دارد. هر یک از این چندضلعی‌ها حداقل 6 کیلومتر عرض دارد و از یخ متلاطم تشکیل شده. با فرار گرمای داخلی پلوتون از طریق یخچال‌ها به سطح، بسته‌های یخ نیتروژن نرم به بالا و پایین می‌چرخند. به گفته ویل گراندی، دانشمند اخترشناس در رصدخانه لاول در آریزونا، این ترکیب یخ خروشان مانند «یک قابلمه اوتمیل در حال جوشیدن» به نظر می‌رسد و همچنین «این سبک کامل یخ‌زایی کاملاً برای ما تازه است». الگوی یخی حاصل هیچ جای دیگری از منظومه شمسی مشاهده نشده.

دانشمندان سعی کرده‌اند توضیح دهند که چرا پلوتون به طور کامل سرد و یخبندان نشده است. شاید هسته سیاره کوتوله پلوتون دارای عناصر رادیواکتیو باشد که منبع اضافی گرما را فراهم می‌کند. نظریه دیگر هم این است که پوسته پلوتو عایق خاصی دارد که با گاز متان محبوس ساخته شده و توانایی خوبی در کاهش از دست رفتن گرما از طرف هسته نشان می‌دهد. کلسی سینگر، متخصص ژئوفیزیک در موسسه تحقیقات کلرادو، در توضیح پویش سیاره می‌گوید: «نباید گرمای کافی در داخل پلوتو وجود داشته باشد. ما باید ایده‌های خلاقانه‌‌تری در این زمینه  ارائه می‌دادیم».

پلوتون کوچک نشان می‌دهد که ذرات سیاره‌ای کوچک دارای اسرار شگفت‌انگیزی هستند. ویل گراندی می‌گوید: «درس واقعی این است که به طرز شگفت‌انگیزی اجسام کوچک می‌توانند از نظر زمین‌شناسی فعال‌تر باشند. در پلوتو چیزهای جالبی در همه جا وجود دارد و بیشتر از آنچه که چشم می‌تواند ببیند، اتفاقات در حال وقوع هستند».

پلوتو فضای جوی خوبی دارد

برای یک جسم سیاره‌ای به این کوچکی و دوری، هیچ‌کس انتظار نداشت که پلوتو یک لایه گازی داشته باشد. دانشمندان تصور می‌کردند که پلوتو از نظر گرانشی ضعیف است و نمی‌تواند گازهای خود را نگه دارد؛ یا آن‌قدر سرد است که ترکیبات جوی‌اش به سرعت به شکل برف منجمد می‌شوند. هرچند تلسکوپ‌های زمین در سال ۱۹۸۸ گازهایی را در پلوتو شناسایی کردند، محققان گمان داشتند که سیاره کوتوله پلوتون گازهای خود را آن‌قدر سریع از دست می‌دهد که نمی‌تواند لایه‌ای دائمی در جو خود ایجاد کند.

وقتی نیو هورایزنز پلوتو را در حال عبور از مقابل یک ستاره مشاهده کرد، یک هاله غیرقابل انکار اطراف آن دید که نشان‌دهنده یک لایه جو نازک اما قابل‌توجه بود. در این لایه اکثرا نیتروژنی ، دانشمندان تا بیست لایه مختلف از هوا را شناسایی کردند.

این را با ماه مقایسه کنید که جسمی بزرگ‌تر از پلوتو است و هیچ‌گونه جوی ندارد.

لایه‌های جو با اتمسفر در واقع پوشش‌هایی از مه هستند که به پلوتو کمک می‌کنند تا هوای خود را حفظ کند. تحت تأثیر تابش نور خورشید، یخ متان به ذرات گازی واکنش‌پذیر تبدیل می‌شود که در نهایت به مولکول‌های افشانه‌ای بزرگ‌تری مانند استیلن، اتیلن و اتان آمیخته می‌شوند. ترکیبات مخصوصا در تابش مادون قرمز به فضا ماهر هستند و باعث می‌شوند گازهای موجود در جو بالایی پلوتو خنک بمانند؛ به طوری که مولکول‌ها دیگر انرژی کافی برای فرار از سیاره کوتوله پلوتون را نداشته باشند. بدون این جو مه‌آلود، یخچال‌های ناپایدار پلوتو تمام تابش خورشید را دریافت کرده و به تدریج از بین می‌رفتند.

پلوتو یک قلب تپنده دارد

نگریستن به عکسی از پلوتو که نیو هورایزنز ثبت کرده، همه را به سرعت متوجه ویژگی قهوه‌ای رنگ و قلب ‌مانند می‌کند که بر روی پهلوهای سیاره کوتوله پلوتون نقش بسته است. علامت رمانتیک به افتخار کاشف پلوتو به نام کلاید تومباو، Tombaugh Regio نامگذاری شده و به محض مشاهده در اولین تصاویر نیو هورایزنز توجه دانشمندان را به خود جلب کرد.

سمت چپ قلب به نام اسپوتنیک پلانیتیا شناخته می‌شود و از برخورد مایل با یک جسم سیاره‌ای به عرض 640 کیلومتر شکل گرفته که حدود ده میلیون سال پیش اتفاق افتاد. بستر حاصل حاوی مقادیر زیادی نیتروژن یخ زده است. محققان در تعیین قدمت دقیق این برخورد با مشکل مواجه شده‌اند؛ زیرا جغرافیای پویای پلوتو به طور مداوم سطح یخچال‌ها را تازه سازی می‌کند.

یخچال‌های نیتروژنی به عرض یک میلیون مایل مربع هستند و به آرامی از شمال به سمت جنوب حرکت می‌کنند و در حین حرکت به طور مداوم گاز آزاد می‌کنند. چاله‌های کشیده‌ای که چند صد متر عمق و حدود یک و نیم کیلومتر عرض دارند، نشان‌دهنده مکان‌هایی هستند که بخشی از یخ به گاز تبدیل شده و سپس به فضا رفته است. در شب‌های سردتر، بخشی از این گاز دوباره در نقاط دیگر سطح متراکم می‌شود.

چرخه روزانه تصعید و متراکم شدن و همچنین ساختار نمادین قلب مانند ضربان قلب عمل می‌کند؛ زیرا این چرخه جریان‌های جوی را در سیاره کوتوله پلوتون تعیین می‌کند. بادهای نیتروژنی که با سرعت 32 کیلومتر در ساعت می‌وزند، دانه‌های یخ متان را از کوه‌های پلوتو جمع‌آوری کرده و سپس آن‌ها را به شکل تل در دشت‌ها انباشته می‌کنند.

آتشفشان یخی در نیمکره جنوبی پلوتو فرورفتگی‌ ایجاد کرده

جنوب قلب پلوتو، کوه فوق‌العاده‌ای به شکل دونات قرار دارد. این ساختار به شکل مخروطی Wright Mons نام دارد و ضمن عرض 150 متری همچنین ارتفاعی تقریباً برابر با قله اورست دارد. محققان بر این باورند که این ممکن است یک آتشفشان یخی باشد؛ ویژگی زمین‌شناختی متغیری که به جای گدازه مذاب در واقع آب مایع به کار می‌برد.

هیچ‌کس تاکنون رایت مانس را در حال فوران مشاهده نکرده، اما محققان دلایل خوبی برای استنباط این موضوع دارند که این ویژگی از نظر زمین‌شناسی فعال است یا حداقل قبلا بوده. سطح آن فاقد حفره‌های برخورد دیده می‌شود، که نشان از تازه بودنش دارد و گذشته‌اش را محو می‌کند. دانشمندان بر این باورند که ارتفاع بلند آن نشان می‌دهد که این آتشفشان یخی از یخ آب سخت تشکیل شده.

تنها راهی که پلوتو می‌تواند چنین آسمان‌ خراشی بسازد این است که مقداری گرمای درونی باعث حرکت آب شود. گرمای درونی شاید موجب جمع شدن یا فوران‌هایی ‌شود که مواد را بر روی قله انباشته می‌کند. پژوهشگران به دلیل ظاهر ناهموار این آتشفشان و کمبود ویژگی‌های جریانی نمی‌توانند با قاطعیت بگویند که این اتفاق در حال رخ دادن است یا خیر.

سیاره کوتوله پلوتون یک قمر بزرگ دارد

پلوتو پنج قمر^[2] دارد که سینگر آن‌ها را «سیب‌زمینی‌های فضایی جالب» می‌نامد و بزرگ‌ترین آن‌ها یک غول عظیم الجثه است. کارون یا Charon در سال ۱۹۷۸ زمانی کشف شد که دانشمندان متوجه شدند چرخش مدار سیاره هر شش روز یک بار رخ می‌دهد. این تغییر ظاهری زمانی رخ داد که توده کارون از خط دید پلوتو بیرون آمد.

کارون نصف اندازه پلوتو است. این ماه نزدیک‌ترین اندازه به سیاره‌ مادر خود را در میان تمام جفت‌های ماه-سیاره در منظومه شمسی دارد. قمر کارون آن‌قدر سنگین است که بر چرخش پلوتو تأثیر می‌گذارد. در واقع محور چرخش در جایی بین سیاره کوتوله پلوتون و کارون قرار دارد. گاهی اوقات دانشمندان به کارون و پلوتو به عنوان یک سیستم دو سیاره‌ای کوتوله اشاره می‌کنند.

از نزدیک، کارون بسیار تماشایی دیده می‌شود. ماه بزرگ پلوتو دارای شکاف‌هایی است که دانشمندان معتقدند شاید یک اقیانوس مایع را در خود داشته باشد. قطب شمال آن با مواد آلی پوشیده شده که از پلوتو منتقل و در آنجا متراکم شده‌اند. زمانی که نور خورشید به این ترکیبات فرار می‌تابد، واکنش نشان می‌دهند و به ترکیبات بزرگ‌تری تبدیل می‌شوند که به قطب رنگ قرمز می‌بخشد.

شاید درون سیاره کوتوله پلوتون مرطوب باشد

نسبت به یک سیاره سرد، پلوتو ممکن است شگفتی مرطوبی حدود 200 کیلومتر زیر پوسته‌اش پنهان کرده باشد. دانشمندان تردید دارند که یک اقیانوس جهانی از آب مایع درست زیر سطح وجود داشته باشد. تا به امروز شواهد مستقیمی از وجود این اقیانوس در دست نیست، اما دانشمندان به چندین روش وجود آن را استنباط کرده‌اند.

به عنوان مثال، پلوتو دارای شکاف‌های بزرگ بر روی سطح خود است که می‌توان آن‌ها را با انجماد تدریجی آب مایع زیرزمینی توضیح داد. آب که منجمد  و سپس منبسط می‌شود، یخ در حال رشد پوسته را می‌شکند و شکاف‌های عظیمی ایجاد می‌کند.

اینکه پلوتو چگونه موفق شده اقیانوس خود را از یخ زدن حفظ کند، دانشمندان را به فکر فرو برده است. یکی از توضیحات ممکن، وجود آمونیاک حل‌ شده در اقیانوس است که به عنوان ضدیخ عمل می‌کند. اگر واقعاً یک اقیانوس آب مایع درون پلوتو وجود داشته باشد، این حقیقت می‌تواند سیاره کوتوله را در زمره دیگر دنیاهای اقیانوسی در منظومه شمسی از جمله اروپا قمر مشتری و انسلادوس قمر زحل قرار می‌دهد.

بونی باراتی، دانشمند اخترشناس ناسا، می‌گوید: «هر دنیای اقیانوسی می‌تواند به عنوان یک محیط قابل سکونت در نظر گرفته شود». کارشناسان با احتیاط تأکید می‌کنند که قابل سکونت بودن معادل وجود زندگی نیست، اما هر احتمال هرچند کوچک، وسوسه‌انگیز است. باراتی می‌گوید: «این هنوز حدس و گمان است، اما ممکن هم هست».

References

1. ^{^}به گزارش خبرگزاری - (sahebkhabar.ir)
2. ^{^}قمر (gadgetnews.net)
3. ^{^}∎ (sahebkhabar.ir)
4. ^{^}​ (sahebkhabar.ir)

Authors: صاحب‌خبران - جدیدترین و آخرین اخبار ایران و جهان - علمی-فناوری