وجود جو اکسيژني رقيق پيرامون رئا
نويسنده: نانسي اتکينسون
ترجمه: الهام شعباني
ترجمه: الهام شعباني
چند سال پيش، اخترشناسان تصور مي کردند حلقه هاي نازکي را در اطراف رئا، قمر سياره ي زحل، کشف کرده اند. اگرچه احتمال وجود حلقه هايي در اطراف اين قمر يخي بعدها رد شد، اخترشناسان دريافتند همچنان چيزي در اطراف رئا وجود دارد که سبب ايجاد ساختاري متقارن و عجيب در محيط ذرات باردار اطراف دومين قمر بزرگ زحل مي شود. اکنون، رصدهاي جديد چيز ديگري را در اطراف رئا نشان مي دهند که کاملا غيرمنتظره است: جوي از اکسيژن در اسفند سال 1388 فضاپيماي کاسيني در گذري نزديک از کنار رئا، اطلاعاتي را ثبت کرد که حاکي از وجود جوي نازک از اکسيژن و دي اکسيد کربن بود.
منبع اکسيژن خيلي غيرمنتظره نيست: چگالي رئا 1/233 برابر آب مايع است؛ اين امر حاکي از آن است که سه چهارم رئا از يخ و يک چهارم آن از سنگ است. جو رقيق اين قمر، با تجزيه ي شيميايي مدام يخ آب در سطح آن از طريق تابش هاي مغناطيسي سياره ي زحل حفظ شده است.
به تازگي در جو دو قمر سياره مشتري، يعني اروپا و گانيمد، هم اکسيژن کشف شده است. از آنجايي که اکسيژن مولفه ي اصلي جو اطراف حلقه هاي زحل است، اخترشناسان بر اين باورند که ممکن است چنين جوي در اطراف ديگر قمرهاي درون مغناط کره ي زحل نيز وجود داشته باشد.
به گفته ي بن توليس، يکي از دانشمندان گروه کاسيني: «يافته هاي جديد نشان مي دهد که وجود ترکيبات پيچيده و کنش گر، از جمله اکسيژن ممکن است در همه جاي منظومه ي شمسي و حتي عالم ما کاملا متعارف باشد. چنين ترکيبي ممکن است پيش شرط حيات باشد. تمام شواهد به دست آمده از کاسيني نشان مي دهد که رئا زيادي سرد است و آب مايع لازم براي حيات هم ندارد» البته از آنجايي که تمام شرايط لازم براي پيش شرط حيات را نمي دانيم هميشه امکان وجود حيات، به شکلي که نمي شناسيم، وجود دارد.
بعضي از انواع ترکيبات آلي، يعني ترکيبات کربني، نيز بايد در اين قمر وجود داشته باشد. منبع دي اکسيد کربن در جو رئا هنوز ناشناخته است، اما وجود آن نشان مي دهد که واکنش هاي پرتوکافت ميان اکسيدان ها و ترکيبات آلي در سطح اين قمر در جريان است.
به گفته ي توليس: «هنوز خيلي چيزها درباره ي محيط رئا هست که بايد مشخص شود. در حال حاضر علت کاهش الکترون ها معلوم نيست. افت ناگهاني الکترون هاي آشکارسازي شده در اطراف رئا نخستين يافته در پس نظريه ي حلقه بود. تصور کنوني ما اين است که اين افت شايد با يونيزاسيون جو يا شايد با شارژ الکترواستاتيکي سطح رئا مرتبط باشد. اما فعلا جواب قطعي براي اين مسئله ندارم. برهم کنش مغناطيسي جو - مغناط کره مسئله ي پيچيده اي است و حل آن زمان لازم دارد. اما اين نخستين بار است که يافته هاي کاسيني، در قمري يخي، دريچه ي رصدي مناسبي را به سوي اين برهم کنش ارايه مي دهد. فعلا در حال بررسي آن هستيم».
اين ها تازه ترين اطلاعات به دست آمده از طيف سنج يوني و طيف سنج پلاسماي کاسيني طي گذرهاي 5 آذر 1385، 8 شهريور 1386، و 11 اسفند 1388 است. اين طيف سنج ها نشان دادند که بيشترين تراکم اکسيژن حدود 50 ميليارد مولکول در هر متر مکعب و بيشترين تراکم دي اکسيد کربن حدود 20 ميليارد مولکول در هر متر مکعب است. طيف سنج پلاسما متوجه نشانه هاي آشکاري از جريان يون هاي مثبت و منفي شد که جرم شان با يون هاي اکسيژن و دي اکسيد کربن مطابقت دارد.
دانشمندان مي گويند، به نظر مي رسد با چرخش ميدان مغناطيسي زحل به دور رئا اکسيژن به جو صعود مي کند. ذرات باردار به دام افتاده در ميدان مغناطيسي سياره، سطح يخي - آبي قمر را تيرباران مي کنند. اين ذرات واکنش هاي شيميايي را موجب مي شوند که سطح را تجزيه و اکسيژن را آزاد مي کنند.
توليس مي گويد: «انتشار اکسيژن از پرتوهاي سطحي ممکن است شرايط کلي مناسبي را براي حيات در جرمي يخي به جزء رئا که آب مايع در زير سطح خود دارد، فراهم کند. اگر اکسيژن و دي اکسيد کربن بتوانند به نحوي از سطح به اقيانوس زيرسطحي انتقال يابند، محيط هاي بسيار مناسب تري را براي شکل گيري ترکيبات پيچيده تر و حيات فراهم مي کنند.»
دانشمندان درباره ي چگونگي آزادشدن دي اکسيد کربن ترديد دارند. دي اکسيد کربن ممکن است نتيجه ي «يخ خشک» به دام افتاده از سحابي خورشيدي اوليه باشد؛ همان طور که در دنباله دارها مصداق پيدا مي کند. يا ممکن است به سبب فرآيندهاي تابشي مشابه بر روي مولکول هاي آلي به دام افتاده در يخ آب رئا باشد. همچنين دي اکسيد کربن ممکن است حاصل مواد پرکربن ته نشين شده ي حاصل از شهاب هاي ريزي باشد که سطح رئا را بمباران کردند.
به گفته ي ليندا اسپيلکر، دانشمند پروژه ي کاسيني در آزمايشگاه JPL «رئا خيلي جالب تر از آن چيزي است که تصور مي کرديم. اين يافته ي کاسيني تاکيدي بر تنوع غني اقمار زحل است و سرنخ هايي را درباره چگونگي شکل گيري و تکامل آن ها به ما مي دهد.»
منبع: ماهنامه نجوم شماره 204
منبع اکسيژن خيلي غيرمنتظره نيست: چگالي رئا 1/233 برابر آب مايع است؛ اين امر حاکي از آن است که سه چهارم رئا از يخ و يک چهارم آن از سنگ است. جو رقيق اين قمر، با تجزيه ي شيميايي مدام يخ آب در سطح آن از طريق تابش هاي مغناطيسي سياره ي زحل حفظ شده است.
به تازگي در جو دو قمر سياره مشتري، يعني اروپا و گانيمد، هم اکسيژن کشف شده است. از آنجايي که اکسيژن مولفه ي اصلي جو اطراف حلقه هاي زحل است، اخترشناسان بر اين باورند که ممکن است چنين جوي در اطراف ديگر قمرهاي درون مغناط کره ي زحل نيز وجود داشته باشد.
به گفته ي بن توليس، يکي از دانشمندان گروه کاسيني: «يافته هاي جديد نشان مي دهد که وجود ترکيبات پيچيده و کنش گر، از جمله اکسيژن ممکن است در همه جاي منظومه ي شمسي و حتي عالم ما کاملا متعارف باشد. چنين ترکيبي ممکن است پيش شرط حيات باشد. تمام شواهد به دست آمده از کاسيني نشان مي دهد که رئا زيادي سرد است و آب مايع لازم براي حيات هم ندارد» البته از آنجايي که تمام شرايط لازم براي پيش شرط حيات را نمي دانيم هميشه امکان وجود حيات، به شکلي که نمي شناسيم، وجود دارد.
بعضي از انواع ترکيبات آلي، يعني ترکيبات کربني، نيز بايد در اين قمر وجود داشته باشد. منبع دي اکسيد کربن در جو رئا هنوز ناشناخته است، اما وجود آن نشان مي دهد که واکنش هاي پرتوکافت ميان اکسيدان ها و ترکيبات آلي در سطح اين قمر در جريان است.
به گفته ي توليس: «هنوز خيلي چيزها درباره ي محيط رئا هست که بايد مشخص شود. در حال حاضر علت کاهش الکترون ها معلوم نيست. افت ناگهاني الکترون هاي آشکارسازي شده در اطراف رئا نخستين يافته در پس نظريه ي حلقه بود. تصور کنوني ما اين است که اين افت شايد با يونيزاسيون جو يا شايد با شارژ الکترواستاتيکي سطح رئا مرتبط باشد. اما فعلا جواب قطعي براي اين مسئله ندارم. برهم کنش مغناطيسي جو - مغناط کره مسئله ي پيچيده اي است و حل آن زمان لازم دارد. اما اين نخستين بار است که يافته هاي کاسيني، در قمري يخي، دريچه ي رصدي مناسبي را به سوي اين برهم کنش ارايه مي دهد. فعلا در حال بررسي آن هستيم».
اين ها تازه ترين اطلاعات به دست آمده از طيف سنج يوني و طيف سنج پلاسماي کاسيني طي گذرهاي 5 آذر 1385، 8 شهريور 1386، و 11 اسفند 1388 است. اين طيف سنج ها نشان دادند که بيشترين تراکم اکسيژن حدود 50 ميليارد مولکول در هر متر مکعب و بيشترين تراکم دي اکسيد کربن حدود 20 ميليارد مولکول در هر متر مکعب است. طيف سنج پلاسما متوجه نشانه هاي آشکاري از جريان يون هاي مثبت و منفي شد که جرم شان با يون هاي اکسيژن و دي اکسيد کربن مطابقت دارد.
دانشمندان مي گويند، به نظر مي رسد با چرخش ميدان مغناطيسي زحل به دور رئا اکسيژن به جو صعود مي کند. ذرات باردار به دام افتاده در ميدان مغناطيسي سياره، سطح يخي - آبي قمر را تيرباران مي کنند. اين ذرات واکنش هاي شيميايي را موجب مي شوند که سطح را تجزيه و اکسيژن را آزاد مي کنند.
توليس مي گويد: «انتشار اکسيژن از پرتوهاي سطحي ممکن است شرايط کلي مناسبي را براي حيات در جرمي يخي به جزء رئا که آب مايع در زير سطح خود دارد، فراهم کند. اگر اکسيژن و دي اکسيد کربن بتوانند به نحوي از سطح به اقيانوس زيرسطحي انتقال يابند، محيط هاي بسيار مناسب تري را براي شکل گيري ترکيبات پيچيده تر و حيات فراهم مي کنند.»
دانشمندان درباره ي چگونگي آزادشدن دي اکسيد کربن ترديد دارند. دي اکسيد کربن ممکن است نتيجه ي «يخ خشک» به دام افتاده از سحابي خورشيدي اوليه باشد؛ همان طور که در دنباله دارها مصداق پيدا مي کند. يا ممکن است به سبب فرآيندهاي تابشي مشابه بر روي مولکول هاي آلي به دام افتاده در يخ آب رئا باشد. همچنين دي اکسيد کربن ممکن است حاصل مواد پرکربن ته نشين شده ي حاصل از شهاب هاي ريزي باشد که سطح رئا را بمباران کردند.
به گفته ي ليندا اسپيلکر، دانشمند پروژه ي کاسيني در آزمايشگاه JPL «رئا خيلي جالب تر از آن چيزي است که تصور مي کرديم. اين يافته ي کاسيني تاکيدي بر تنوع غني اقمار زحل است و سرنخ هايي را درباره چگونگي شکل گيري و تکامل آن ها به ما مي دهد.»
منبع: ماهنامه نجوم شماره 204
