اقیانوس های پنهان پلوتون

فضاپیمای افق های نوِ ناسا هنگام عبور از نزدیکی پلوتون در سال 1394/ 2015، عکس هایی ارسال خواهد کرد که به اخترشناسان در تشخیص این که آیا اقیانوسی زیر سطح یخ زده ی پلوتون پنهان شده است یا خیر کمک می کند. در حقیقت این جست و جو گشایش دریچه ای به احتمالات تازه درباره ی وجود آب مایع روی سیاره های دیگر در منظومه ی شمسی است. پژوهش جدید نه تنها احتمال وجود چنین اقیانوسی را نشان داده بلکه ویژگی هایی را برجسته کرده است که افق های نو می تواند در تأیید وجود اقیانوس، آن ها را شناسایی کند.
سطح بیرونی پلوتون مرکب است از لایه ی نازکی از یخ نیتروژن که یک لایه آب یخ زده را پوشانده است. گیلام روباشون و فرانسیس نیمو، دانشمندان سیاره شناس از دانشگاه کالیفرنیا در سانتاکروز، می خواستند دریابند که آیا ممکن است اقیانوسی زیر این لایه ی یخی وجود داشته باشد یا خیر، و این که این اقیانوس چه نشانه های دیدنی ممکن است در سطح ایجاد کند.
این دو دانشمند تکامل حرارتی این سیاره ی کوتوله را مدل سازی کردند و به مطالعه ی رفتار پوسته پرداختند تا دریابند که اقیانوس زیرین چطور ممکن است بر سطح تأثیر بگذارد.

جست و جو در سطح

از قضا، ساده ترین ویژگی برای شناسایی هنگامی آشکار می شود که اقیانوسی در کار نباشد.
از آن جا که در چرخش اجسام کروی تکانه ی زاویه ای تمایل به راندن مواد به سمت استوا دارد، این کرات شکلی برآمده در ناحیه ی استوا پیدا می کنند. اگر پلوتون لایه ی مایعی داشته باشد، یخ جاری این برآمدگی را کاهش می دهد. بنابراین، وجود برآمدگی ابتدایی « از درون یخ زده»، که باقی مانده از زمانی است که سرعت چرخش پلوتون بیشتر بود، ممکن است حاکی از نبود اقیانوس باشد.
نیمو می گوید: « اگر این برآمدگی وجود داشته باشد، حدود 10 کیلومتر ارتفاع خواهد داشت؛ بنابراین باید به وضوح شناسایی شود.» هال ویور، محقق پروژه ی افق های نو،‌ با این نکته ی آخر موافق است و می گوید: « به کمک تصویربرداری با افق های نو شکل و ریخت پلوتون را با دقت بالایی اندازه گیری خواهیم کرد».
فضاپیمای افق های نو در سال 1385/ 2006 به سوی پلوتون پرتاب شد و در فروردین 1394/آوریل 2015 به سیاره ی مقصد خواهد رسید. این فضاپیما افزون بر تشخیص دادن عوارض سطح پلوتون، دما،‌ ترکیب جوّی، و باد خورشیدی در اطراف سیاره را نیز بررسی خواهد کرد.
ویژگی ها و ترکیبات سطح نیز جزو بررسی های افق های نو خواهند بود. این مشخصه های سطحی نشان می دهند که چه چیزی در لایه های زیرین واقع است.
با سرد شدن پلوتون در دوره ی حیات خود، تغییرات دما به تغییری در حجم منجر شد که سطح را فشرده کرد. طبقه بندی این ویژگی ها باید آشکار کند که آیا اقیانوسی در زیر سطح پلوتون نهفته است یا خیر. آب یخ زده زیر پوسته منجر به تنش های انبساطی می شود به این سبب که یخ کشیده شده است. در حالی که لایه ی جامد، به علت این که مواد فشرده شده اند، تمایل به ایجاد تنش های انقباضی دارند. چنین عوارضی احتمالاً در سرتاسر این کره پراکنده اند و مختص بخشی خاص از این سیاره نیستند. این ایده آل است زیرا افق های نوک سطح پلوتون را نقشه برداری نمی کند. به علت پیچیدگی ورود به مدار، این فضاپیما فقط از کنار این سیاره ی کوتوله خواهد گذشت اما تصویربرداری ها حدود سه ماه پیش از نزدیک ترین عبور از کنار سیاره آغاز خواهند شد.
هال ویور چنین توضیح می دهد:« افق های نو از بخش نورخورده ی پلوتون نقشه برداری خواهد کرد، اما فقط تصویر آن نیم کره ای که در دوره ی عبور از کنار سیاره رو به فضاپیماست در بالاترین کیفیت و تفکیک پذیری تصویربرداری خواهد شد». بالاترین کیفیت تصویربرداری 62 متر در هر پیکسل و در زمانی میسر است که فضاپیما در فاصله ی حدود 12500 کیلومتری از سیاره باشد. این در حالی است که تصاویر دورتر فضاپیما هم در حدود ده برابر واضح تر از عکس های تلسکوپ فضایی هابل از این سیاره اند.
قله ها و دره هایی با ارتفاع و عمق 80 متر باید رؤیت پذیر باشند. ویژگی های بالقوه ی دیگری از قبیل آب فشان هایی شبیه به آن چه که روی قمر انسلادوس زحل و قمر تریتون نپتون دیده شده نیز تشخیص پذیرند.

آب روی سیاره ی یخی

با داشتن فاصله ی تقریبی چهل برابر زمین از خورشید، پلوتون گزینه ای کاملاً دور از ذهن برای داشتن اقیانوس، حتی در زیر سطح خود، به نظر می رسد. اما حرارتی که ممکن است یخ را ذوب کند از درون سیاره سرچشمه می گیرد.
منبع اصلی انرژی احتمالاً از درون صخره ایِ سیاره می آید؛ جایی که ایزوتوپ ها دستخوش تجزیه ی رادیواکتیو هستند. در میان این عناصر، محققان پتاسیم را کلید حل معما یافتند؛ مقدار کافی پتاسیم در هسته ی پلوتون منجر به ذوب شدن یخ بالای آن خواهد شد. و این ها نشانه های خوبی به نظر می آیند؛ مقدار پتاسیم موردنیاز یک دهم مقداری است که در شهاب سنگ های یافت شده از دوران تولد منظومه ی شمسی وجود دارد.
به گفته ی نیمو:« تصور می کنیم احتمال بسیاری وجود دارد که پلوتون به میزان کافی پتاسیم برای نگه داری اقیانوس داشته باشد». عامل مهمی که در شکل اقیانوس تأثیر خواهد داشت گران روی یخ، یا مقدار مقاومت آن در برابر جریان یافتن،‌ است. لایه ی شل و برف آبکی یخ، گرما را از آب بخش زیرین خود می کشد که این سبب یخ زدن اقیانوس می شود، در حالی که لایه ی جامدتر با گران روی بالاتر چنین نمی کند. براساس این مدل ها، اقیانوس سراسری این سیاره عمق متوسطی در حدود 165 کیلومتر دارد و ضخامت پوسته ی یخی بالای اقیانوس هم همین اندازه است.

منطقه سکونت پذیر در حال رشد

محققان آب را مایع ضروری برای حیات، از نوعی که ما می شناسیم، در نظر می گیرند؛ بنابراین تمایل بر این است که تمرکز روی منطقه ی سکونت پذیر در اطراف ستاره ها باشد؛ منطقه ی سکونت پذیر جایی است که دمای سیاره ای صخره ای طوری باشد که اجازه ی وجود آب مایع روی آن را بدهد.
اما پیش بینی ما این است که در منظومه ی شمسی، آب مایع خارج از این منطقه هم وجود داشته باشد؛ قمرهای مشتری، یعنی اروپا، گانیمد و کالیستو، هر یک ممکن است دریایی زیر سطح یخی خود داشته باشند، همچنین تیتان، قمر زحل، علایمی از یک اقیانوس مایع زیرزمینی را نشان می دهد.
به باور نیمو، احتمال وجود حیات در پلوتون بعید به نظر می رسد زیرا مواد آلی مغذی، که برای شکل گیری حیات ضروری اند، احتمالاً در سال های دور از میان رفته اند. با این حال، چنان چه اقیانوسی زیر سطی در سیاره ای کوتوله وجود داشته باشد، پس سایر اجرام کمربند کایپر هم به طور بالقوه بیش از آن چه که پیش از این تصور می شد سکونت پذیرند. نیمو می گوید:« این اجرام تقریباً به طور قطع اقیانوس هایی دارند، زیرا اندازه ی برخی از آن ها در حدود پلوتون است».
چنین اجرامی نه تنها ممکن است حامل آب مایع باشند بلکه مواد ضروری برای شکل گیری حیات را نیز، که پلوتون ندارد، در خود دارند.
منبع: نشریه نجوم،‌ شماره 214.