هر چه به سرس کوبیده می شود، همانجا می ماند!

* آزمایش هایی که در آن ها برخوردهایی با سرعت بسیار انجام می شد نشان می دهند که سیاره ی کوتوله ی سرس شاید گونه ای "صفحه ی دارت" کیهانی باشد: اجرامی که به سطح آن کوبیده می شوند، به آن می چسبند.

این آزمایش ها که با بهره از "تیرانداز عمودی ایمز" (AVGR) در مرکز پژوهشی ایمز ناسا انجام شدند نشان می دهند هنگامی که سیارک ها و برخوردگرهای دیگر به سرس برخورد می کنند، بیشتر مواد برخوردی به جای آن که بجهند و به فضا پرتاب شوند روی سطح می مانند. این یافته ها نشان می دهد که سطح سرس شاید به طور عمده از آمیزه ی درهم و برهمی از مواد شهاب‌سنگی تشکیل شده باشد که در پی میلیاردها سال بمباران بر روی آن انباشته شده اند.

نویسندگان این پژوهش، تریک دیلی و پیتر شولتز از دانشگاه براون، جزییات یافته های خود را در نشریه ی Geophysical Research Letters منتشر کرده اند.

آزمایش های انجام شده با توپ های پرسرعت نشان می دهند هنگامی که اجسامی یخی یا مواد سیلیکاتی متخلخل به سیارک ها برخورد می کنند، بسیاری از مواد برخوردی در دهانه ی برخوردی به جا می مانند. این یافته ها دارای پیامدهایی برای همنهش سطح سیاره ی کوتوله ی سرس هستند.

سرس بزرگ ترین جرم در کمربند سیارک ها و نزدیک ترین سیاره ی کوتوله به زمین است. تا پیش از دیدار فضاپیمای داون با این جرم در سال گذشته، همه ی آگاهی های ما درباره ی آن تنها از رصدهای تلسکوپی به دست آمده بود. این مشاهدات نشان می دادند که سرس به گونه ی رازآمیزی کم-چگال است، که به ما می گفت این جرم یا از مواد سیلیکاتی پوک و پُرمنفذ (متخلخل) درست شده، یا شاید لایه ای گسترده از آب یخ زده در بر دارد. نماهایی که از سطحش دیده می شد نیز آن را به گونه ی چشمگیری معمولی و یکنواخت نشان می داد.

دیلی که یک دانشجوی دکترا در دانشگاه براون و نویسنده ی اصلی این پژوهشنامه است می گوید: «سرس در تصاویر تلسکوپی بسیار معمولی به نظر می رسد. انگار کسی با یک افشانه ی رنگی همه چیز را به یک رنگ در آورده باشد. هنگامی که به آنچه باعث این یکدستی سطح شده فکر می کنیم، نگاهمان متوجه فرآیندهای برخوردی می شود.»

و پژوهشگران برای شناخت این فرآیندهای برخوردی به سراغ تیرانداز عمودی ناسا رفتند،یک توپ با لوله ی ۱۴ فوتی که می تواند پرتابه ها را با سرعتی نزدیک به ۱۶۰۰۰ مایل بر ساعت پرتاب کند. دیلی و شولتز برای این کار می خواستند برخوردهایی به سطح هایی با چگالی کم را شبیه سازی کنند، سطح هایی که همانند دو احتمال گسترده ای باشند که برای ساختار سطح سرس پیشنهاد شده: سیلیکات پرمنفذ، یا یخی.

دیلی می گوید: «ما می خواستیم هر دو مورد را آزمایش کنیم زیرا واقعا هنوز نمی دانیم سطح سرس دقیقا مانند چیست.»

برای مورد سیلیکات متخلخل، پژوهشگران چیزهایی را به یک سنگ پای پودری کوبیدند. برای مورد یخی، از دو هدف بهره جستند: برف، و برفی که با لایه ی نازکی از مواد سیلیکاتی نرم پوشیده شده بود و این احتمال را شبیه سازی می کرد که یخ های سرس زیر یک لایه ی سیلیکاتی پنهان شده باشند. آن ها سپس تکه هایی به اندازه ی سنگریزه از بازالت و آلومینیوم را به این هدف ها شلیک کردند. این تکه ها، شهاب‌سنگ های سنگی و فلزی را شبیه سازی می کردند.

این بررسی نشان داد که در همه ی موارد، نسبت های بالایی از مواد برخوردی، درون و پیرامون دهانه ی برخوردی که پدید آمده بود می ماندند. به گفته ی دیلی، این به ویژه برای سطج یخی درست بود (صدق می کرد).

وی می گوید: «ما نشان دادیم که هنگامی که چیزی به طور عمودی به برف برخورد می کند -همسانی برای یخ پُرمنفذ که به گمان ما شاید درست زیر سطح سرس باشد- حدود ۷۷ درصد جرم برخوردی در درون یا نزدیک دهانه به جا می ماند.»

به گفته ی شولتز که یک استاد دانش زمین، محیط زیست، و سیاره ای در دانشگاه براون است و سال هاست که به بررسی فرآیندهای برخوردی می پردازد، این دستاوردها کمی هم مایه ی شگفتی بودند.

وی می گوید: «این واقعا بر خلاف برآوردهای گذشته درباره ی اجرام کوچک بود. گمان می کردیم موادی بیش از چیزی که داشتیم به فضا پرتاب می شود، ولی دیدیم که در عمل کلی ماده [ی تازه] به دست آوردیم.»

سرعت هایی که برای برخورد در آزمایش به کار رفت همانند سرعت هایی بود که به گمان دانشمندان، در برخوردهای درون کمربند سیارک ها رایج است. این یافته ها نشان می دهند که بیشینه ی برخوردها به اجرام پُرمنفذی مانند سرس به انباشته شدن مواد برخوردی روی سطح می انجامند.

شبیه سازی از برخورد به یک سطح یخی که توسط تیرانداز عمودی ناسا انجام شد نشان داد که بیشتر مورد برخوردی در دهانه باقی می مانند.

شولتز می گوید: «مردم فکر می کنند زمانی می توان این اندازه مواد به دست آورد سرعت یک برخورد بیش از اندازه کُند باشد. ولی چیزی که ما می گوییم اینست که برای یک برخورد معمولی با سرعت میانگین در کمربند سیارک ها، مقدار هنگفتی ماده به دست می آید.»

به گفته ی دیلی و شولتز، سرس با پشت سر گذاشتن میلیاردها سال از چنین برخوردهایی، اکنون شاید با انبوهی از مواد غیر-بومی پوشیده شده باشد، موادی که بیشترشان با هم آمیخته شده و سطحی پدید آورده اند که از پشت تلسکوپ ها، بدون هیچ ویژگی نمایانی دیده می شود. پژوهشگران امیدوارند که اگر فضاپیمای داون این سطح را با وضوح بهتری نقشه برداری کند، شاید بتوانند تکه های جداگانه ای از این مواد غیربومی را شناسایی کنند. به گفته ی پژوهشگران، این می تواند به تایید ارتباط این آزمایش ها با اجرام آسمانی کمک کند.

این یافته ها پیامدهای مهمی برای ماموریت هایی دارند که به هدف آوردن نمونه هایی از سیارک ها به زمین انجام خواهند شد. پژوهشگران می گویند اگر در چنین ماموریت هایی جایگاه فرود فضاپیماها به دقت برگزیده نشود، شاید نمونه هایی به زمین آورده شود که نماینده ی ماده ی اصلی و بومی خود آن جرم نباشد. برای پرهیز از چنین چیزی، شاید نیاز باشد ناحیه ای را [روی سیارک] بیابیم که برخوردِ به نسبت تازه ای روی آن رخ داده باشد.

به گفته ی شولتز، این مانند یک بازی شانسی با چنگک نیست: «نمی توانید همینجور بروید پایین و هر چیزی که گیرتان آمد را بردارید. شاید نیاز به پیدا کردن برخورد تازه ای داشته باشید که مواد بومی سیارک را از زیر سطح بیرون آورده باشد.»

واژه نامه:

dwarf planet - Ceres - dartboard - Vertical Gun Range - NASA - Ames Research Center - asteroid - meteoritic - Terik Daly - Peter Schultz - Geophysical Research Letters - asteroid belt - dwarf planet - Earth - Dawn spacecraft - porous - silicate - homogeneous - projectile - pumice - basalt - aluminum - meteorite - impact crater - claw crane

منبع: دانشگاه براون

برگردان: یک ستاره در هفت آسمان