سیاره کوتوله سرس: آب، همه جا آب!

* یافته‌های تازه‌ی فضاپیمای مدارگرد داون ناسا (Dawn) نشان می‌دهد که سرس، بزرگ‌ترین جرم کمربند سیارک‌ها، لایه‌ای سرتاسری از آب یخ‌زده درست زیر سطح تیره و خاکی‌اش دارد.
همسنجی میان فراوانی هیدروژن نزدیک سطح در وستا و سرس. مقادیر سرس دستکم ۱۰۰ برابر بیش از وستا است که نشان می‌دهد هیدروژن در قید آب است- یا به شکل کانی‌های هیدراته (رس) و یا به شکل آب یخ‌زده. این نقشه‌‌ها را فضاپبمای داون ناسا تهیه کرده و محتوای هیدروژن را در یکی دو متر بالایی پوسته‌ی سرس و وستا نشان می‌دهد. رنگ آبی محتوای هیدروژن بیشتر (آب یخ‌زده)، و رنگ سرخ محتوای هیدروژن کمتر (کانی‌های هیدراته) را نشان می‌دهد.
حتی پیش از رسیدن فضاپیمای داون به سیارک سرس-۱ در ماه مارس ۲۰۱۵، دانشمندان سیاره‌ای می‌دانستند که این سیاره‌ی کوتوله یک جرم بزرگ بسیار خشک مانند چیزی که از سیارک‌ها به ذهن می‌آید نیست. نخست این که چگالی ۲.۱ گرم بر سانتیمتر مکعبی آن بسیار کمتر از چگالی یک گوی جامد از جنس سنگ سیلیکاتی است. بررسی طیف فروسرخ آن که بسیار پیش از این -در سال ۱۹۷۸- انجام شده بود نیز وجود کانی‌های رسی آب‌گرفته را بر سطحش نشان داده بود، و پیمایش‌های رصدخانه‌ی فضایی هرشل اِسا در چند سال پیش هم تولید ابرهای بخار آب در آن را ثابت کرده بود.

ولی شگفت این که داون نشان داد جدا از چند لکه‌ی روشن درون دهانه‌ها در اینجا و آنجای سرس، در واقع یخ بیرون‌زده‌ی چندانی روی سطح آن وجود ندارد. هر یخی که این سیاره‌ی کوتوله داشته باشد می‌بایست در ژرفای زیر سطحش نهفته باشد.
با برخورد پرتوهای پرانرژی کیهانی به یک اتم در سطح سرس، هسته‌ی آن اتم "منفجر می‌شود" و افشانه‌ای از ذرات دومینه (ثانویه)، از جمله نوترون پدید می‌آورد. این ذرات می‌توانندبا دیگر اتم‌های درون سنگ‌پوشه‌ی سطح برخورد کرده و پرتوهای گامایی تولید کنند که به همراه نوترون‌های دیگر از سطح این سیاره‌ی کوتوله گریخته و به آشکارسازهای فضاپیمای داون می‌رسند.
اکنون روشن شده که این "ژرفای زیر سطح" شاید بیش از ۱ تا ۲ متر نباشد، و در ضمن، یخ آب تنها در چند نقطه نیست و بلکه باید در همه‌جای سرس باشد. چنانچه در گزارش این هفته‌ی نشریه‌ی ساینس آمده، خرده سنگ‌های شکسته‌ی روی سطح سرس دارای انباشت هیدروژن بسیاری هستند- و اگر از نظر کیهان‌شیمی بخواهیم بگوییم، یخ آب تنها ترکیب ممکن برای توجیه این همه هیدروژن است. در واقع چنان چه توماس پرتیمن از بنیاد علوم سیاره‌ای و همکارانش می‌گویند، تا ۱۰ درصد جرم سنگ‌های نزدیک سطح سرس را آب تشکیل داده، و لایه‌ی یخش هم به احتمال بسیار تا ژرفای بسیاری ادامه دارد.

"آشکارساز پرتو گاما و نوترون" داون (گرند، GRAND) همچنان که فضاپیما به گرد سرس می‌چرخید، کم کم نقشه‌هایی از نوترون‌ها و پرتوهای گامایی که از آن بیرون می‌زد پدید آورد. پرتیمن توضیح می‌دهد: «پرتوهای گاما اثر انگشت چیزی که در سطحست را به ما می‌دهند.»، زیرا آنها محصول پایانی برهمکنش‌های پیچیده‌ی نوترون‌ها هستند که در اثر تابش پرتوهای کیهانی بر سطح رخ می‌دهد. نکته‌ی مهم اینست که آشکارساز گرند تنها نوترون‌ها و پرتوهای گامایی که از جاهایی بسیار نزدیک به سطح -ژرفای حدود ۱ متر- می‌آید را آشکار می‌کند.
یک دهانه را روی سطح سرس نشان می‌دهد که بخشی از آن همیشه در سایه است. چنین دهانه‌هایی به نام "تله‌ی سرد" خوانده می‌شوند. داون نشان داده که آب یخ‌زده می‌تواند تا مدت‌های دراز در چنین جاهایی دوام بیاورد و بخار نشود. پویانمایی آن که از عکس‌های فضاپیمای داون درست شده را در کانال تلگرام ببینید. تصویر بزرگ‌تر
نقشه‌های به دست آمده نشان می‌دهند که هیدروژنِ نزدیک-سطحی تقریبا ۱۰۰ برابر فراوان‌تر از چیزیست که در سیارک وستا -میزبان پیشین داون- که به طور عمده با سنگ‌های بازالتی پوشیده شده دیده بودیم. در سرس، نشانه‌های هیدروژن بسیار یکدست است و به گونه‌ی چشمگیری رو به قطب‌ها افزایش می‌یابد. گروه دانشمندان این شیبِ افزایش را نشانه‌ی تغییر از کانی‌های واکنش داده (و آمیخته) با آب مایع در نزدیکی استوا، به یخ آبِ نزدیک-سطحی که از عرض جغرافیایی حدود ۴۰ درجه رو به قطب آغاز می‌شود می‌دانند. به گفته‌ی پرتیمن، از این عرض به بالا احتمال دارد یخ آب شکاف‌های میان ذرات ریز خاک را پر کرده باشد.

این آب از دنباله‌دارهایی که با سرس برخورد می‌کردند نیامده بلکه می‌بایست در زمان پیدایش سرس در آن وجود می‌داشته‌. در آغاز تاریخ سامانه‌ی خورشیدی، این جرم به احتمال بسیار به دلیل انرژی جنبشی ناشی از بمباران‌های تقریبا پیوسته و واپاشی عنصرهای پرتوزا در مواد سنگی‌اش اگر نگوییم داغ، دستکم گرم بوده، از همین رو درون آن یک هسته‌ی سنگی پدید آمد که با یک لایه‌ی بیرونی با چگالی کمتر در بر گرفته شده بود.
این تصویر مسیر نظری مولکول‌های آب روی سرس را نشان می‌دهد. برخی از این مولکول‌ها در دهانه‌های سرد و تاریک که "تله‌های سرد" نام دارند فرود می‌آیند، جاهایی که یخ بسیار کمی در آنها بخار می‌شود، حتی در درازنای میلیاردها سال. تصویر بزرگ‌تر
روشن نیست که این جدایی تا کجا پیش رفته بوده، ولی این که سرس زمانی یک اقیانوس سرتاسری (یا دستکم یک لایه‌ی بیرونی از گل و لای شور) داشته چندان دور از ذهن نیست. با گذشت زمان، نور آفتاب مناطق استوایی را به اندازه‌ی کافی گرم می‌کرد که آب‌های نزدیک-سطحی را بیرون رانده و در قطب‌ها انباشته کند.

با این وجود، یخ‌های روباز در سطح فراوان نیستند. بی‌شک نقطه‌های بسیار درخشانی در دهانه‌ی بزرگ‌ اوکاتور وجود دارد، ولی این لکه‌های روشن به احتمال بسیار ته‌نشست‌های نمکی هستند. طیف‌سنجی داون نشان داده که آب در کف دهانه‌ای به نام اُشو (Oxo) و درون برخی از صدها دهانه‌ی قطبی که همواره در سایه‌اند وجود دارد. به گفته‌ی نوربرت شورگهافر از دانشگاه هاوایی، این "تله‌های سرد" با گذشت زمان بخار آبی که از سطح‌های آفتابگیر و گرم‌شده‌ی جاهای دیگر برخاسته را در خود انبار می‌کنند.

به نظر دانشمندان سیاره‌ای، سرس دارای ذخیره‌ی
بزرگی از آب یخ‌زده در زیر پوسته‌اش است.
پس چرا امروزه همه‌ی سطح سرس به جای آن که سفید یخی باشد، تیره است (با بازتابندگی یا سپیداییِ تنها ۹ درصد)؟ دلیلش می‌تواند این باشد که شکل‌گیری سرس به احتمال بسیار با کمک بزرگی از سوی گونه‌ای از سنگ‌های کربن‌دار که در شهاب‌سنگ‌های کندریت کربن‌دار باستانی یافته می‌شود امکان‌پذیر شد. هر گاه که چیزی به سرس برخورد می‌کند، توده‌ای از آوارهای پرتابی تولید می‌شود که رو به بیرون بر روی سطح پخش می‌شوند. این آوارها آمیزه‌ای از غبار کربُنیده و آب هستند. بخشی از این آب به درون سطح بر می‌گردد و سرانجام [در همان فرآیندی که گفته شد] رو به قطب‌ها می‌کوچد. ولی بخار آب آسیب‌پذیر است -تابش فرابنفش خورشید به سادگی آن را به هیدروژن و اکسیژن تجزیه می‌کند- و در نتیجه با گذشت زمان چیزی که به سطح بر می‌گردد بیشتر و بیشتر خشک می‌شود.

روشن است که یافته‌های تازه‌ی فضاپیمای داون این گمان دیرینه که یخ می‌تواند تا میلیاردها سال درست زیر سطح جرمی مانند سرس دوام بیاورد را تایید می‌کنند. و چنان چه پرتیمن در بیانیه‌ی رسانه‌ای ناسا گفته‌، اکنون این احتمال که آب یخ‌زده‌ی نزدیک-سطحی را بتوان در دیگر سیارک‌های کمربند اصلی سیارک‌ها نیز یافت بسیار تقویت شده است.

--------------------------------------------
به کانال تلگرام یک ستاره در هفت آسمان بپیوندید:

واژه نامه:
NASA - Dawn - asteroid - dwarf planet - water ice - 1 Ceres - silicate - ESA - Herschel space observatory - water vapor - Science - hydrogen - cosmochemically - Thomas Prettyman - Planetary Science Institute - Gamma Ray and Neutron Detector - GRAND - neutron - gamma ray - cosmic ray - 4 Vesta - basaltic rock - mineral - equator - latitude - solar system - radioactive - element - core - briny mud - crater Occator - salt - deposit - crater - Oxo - cold trap - Norbert Schörghofer - University of Hawaii - Sun - carbon - carbonaceous - chondrite - meteorite - pole - ultraviolet - oxygen - main belt asteroid - hydrated mineral - atom - regolith - crust - molecule

منبع: Sky & Telescope

0 دیدگاه شما:

Blogger template 'Browniac' by Ourblogtemplates.com 2008

بالای صفحه