تويت
منذ أن مر مسبار ناسا “نيوهورايزن” بجانب بلوتو، تجمعت الأدلة التي تشير إلى أن ذلك الكوكب القزم يحوي محيطا سائلا تحت قشرته الجليدية.
والآن، ومع إعادة تصميم ديناميكية الاصطدام التي خلقت فوهة عظيمة على سطح بلوتو، قدم فريق من الباحثين تصورا جديدا عن مقدار سماكة هذه القشرة المائية.
هذه الدراسة والتي أشرف عليها براندون جونسون، الجيولوجي من جامعة براون، ونشرت في مجلة دراسات الأبحاث الجيوفيزيائية؛ أظهرت احتمالا كبيرا لوجود أكثر من مائة كيلومتر من الماء السائل تحت سطح بلوتو، بالإضافة إلى أدلة عن مكونات هذا المحيط تشير إلى إمكانية وجود محتوى ملحي شبيه بالبحر الميت.
يقول جونسون :”النماذج الحرارية التي تحملها أدلة الطبقة الداخلية والخارجية لبلوتو والتي وجدت على السطح، ترجح احتمالية وجود هذا المحيط، ولكن ليس من البساطة التخمين بحجمه او اي معلومات عنه”، ويضيف :”لقد تمكنا من وضع بعض الضوابط عن مدى سماكته والحصول على بعض الادلة عن مكوناته”.
ركز البحث على حوض سبوتنيك بلانم، الذي يمتد لمسافة 900 كيلومتر ويشكل الفص الغربي من شكل القلب الشهير والذي ظهر في صور نيوهورايزن أثناء عبوره بجانب بلوتو. الحوض يظهر وكأنه تشكّل نتيجة اصطدام، ربما بجسم يبلغ قطره 200 كيلومتر أو أكثر.
القصة التي تدور حول تكون حوض المحيط الوهمي هذا بدأت من موقعه بالنسبة لأكبر أقمار بلوتو “كارون”. بلوتو وكارون يواجهان بعضهما بنفس الوجه عند دورانهما، وذلك الحوض يقع مباشرة على محور المد والجزر الذي يصل العالمين.
هذا الموقع يفترض تكونه بسبب تشوه كتلي إيجابي، لأنه يملك متوسط كتلة أكبر من تلك التي تشكل باقي قشرة بلوتو الجليدية.
وكلما سحبت جاذيبة كارون بلوتو، كلما زاد هذا الجذب على المنطقة ذات الكتلة الأكبر والذي يؤدي بدوره إلى إنحناء في محور بلوتو حتى تتطابق سبوتنيك بلانم مع محور المد والجزر.
وهذا التشوه في الكتلة هو ماجعل هذا المنطقة تبدو غريبة عن طبيعة تكون الفوهات في النظام الشمسي.
“فوهة الاصطدام هي في الأساس حفرة على السطح” يقول جونسون، “نحن نتحدث عن مواد تطايرت خارجا، ويتوقع حينها أن يكون الناتج هو تشوه سلبي في الكتلة، ولكن لانرى ذلك في سبوتنك بلانم، هذا الأمر يدعو الناس للتفكير حول طبيعة تكون هذا الشذوذ”.
جزء من الإجابة يكمن في أنه بعد تكون هذا الحوض امتلأ جزئيا بجليد نيتروجيني، هذه الطبقة الجليدية أضافت كتلة إلى الحوض لكنها لم تكن كافية لجعل سبوتنك بلانم يمتلك كتلة إيجابية.
من الممكن أن بقية الكتلة تكونت من سائل يكمن تحت السطح.
الأمر يشبه سقوط كرة بولينج على الترامبولين، اصطدام أكبر يحدث نتوء على سطح بلوتو، يتبعه ارتداد. هذا الارتداد قام بسحب مواد من أعماقه إلى أعلاه. وإذا كانت تلك المواد أكثر كثافة من تلك التي تطايرت بفعل الاصطدام، فإن كتلة الفوهة الناتجة لن يختلف عن كتلة المكان قبل الاصطدام، هذا الظاهرة يسميها الجيولوجيون التعويض في توازن الضغط ” isostatic compensation “.
الماء أكثر كثافة من الثلج، ولهذا فان احتمال وجود الماء تحت قشرة بلوتو الجليدية وخروجه بعد الاصطدام، قد أدى الى معادلة كتلة الفوهة.
وإذا كان الحوض قد بدأ بكتلة متعادلة، فإن طبقة النيتروجين المترسبة ستكون كافية لخلق تشوه إيجابي في الكتلة.
“يتطلب هذا السيناريو وجود محيط سائل” قال جونسون، وأردف “أردنا أن نجري نماذج حاسوبية للاصطدام لنرى ماذا حدث بالواقع، ما وجدناه هو أن حدوث تشوه إيجابي في الكتلة هو أمر حساس بالنظر إلى سماكة كتلة المحيط، وإلى ملحية المحيط لأن كمية الملح تؤثر على كثافة المياه”.
قامت النماذج الحاسوبية بمحاكاة اصطدام جسم كبير الحجم بما يكفي لإحداث حوض بحجم سبوتنك بلانم، وبسرعة تتلائم مع ذلك الجزء من النظام الشمسي.
أظهرت نتائج المحاكاة عدة افتراضات لمدى سماكة طبقة المياه تحت القشرة، بدءا من افتراض عدم وجود مياه على الإطلاق إلى وجود 200 كيلومتر من طبقة المياه.
كان أفضل سيناريو لمدى عمق سبوتنك بلانم وبناء الفوهة مع الكتلة التعويضية، هو لبلوتو وفيه طبقة محيطية من المياه ذات سماكة تقدر بمائة كيلومتر ونسبة ملوحة تبلغ ثلاثين في المائة.
“ما يخبرنا به هذا السيناريو هو أن سبوتنك بلانم لديها بالفعل تشوه كتلي إيجابي، ويظهر هناك أيضا -كما كان يعتقد – طبقة من المحيط لا تقل عن مائة كيلومتر ” يقول جونسون، “وما يثير دهشتي أنكم تملكون هذا الجسم في أطراف المجموعة الشمسية مع إمكانية وجود ماء سائل فيه”.
وفي حين يواصل الباحثون النظر في البيانات القادمة من نيوهورايزن، يأمل جونسون في صورة أكثر وضوحا لتبرز احتمالية وجود محيط بلوتو.
شارك جونسون كل من تيموثي باولنج من جامعة شيكاغو و أليكساندر تروبريدج و أندرو فريد من جامعة بوردو.
والآن، ومع إعادة تصميم ديناميكية الاصطدام التي خلقت فوهة عظيمة على سطح بلوتو، قدم فريق من الباحثين تصورا جديدا عن مقدار سماكة هذه القشرة المائية.
هذه الدراسة والتي أشرف عليها براندون جونسون، الجيولوجي من جامعة براون، ونشرت في مجلة دراسات الأبحاث الجيوفيزيائية؛ أظهرت احتمالا كبيرا لوجود أكثر من مائة كيلومتر من الماء السائل تحت سطح بلوتو، بالإضافة إلى أدلة عن مكونات هذا المحيط تشير إلى إمكانية وجود محتوى ملحي شبيه بالبحر الميت.
يقول جونسون :”النماذج الحرارية التي تحملها أدلة الطبقة الداخلية والخارجية لبلوتو والتي وجدت على السطح، ترجح احتمالية وجود هذا المحيط، ولكن ليس من البساطة التخمين بحجمه او اي معلومات عنه”، ويضيف :”لقد تمكنا من وضع بعض الضوابط عن مدى سماكته والحصول على بعض الادلة عن مكوناته”.
ركز البحث على حوض سبوتنيك بلانم، الذي يمتد لمسافة 900 كيلومتر ويشكل الفص الغربي من شكل القلب الشهير والذي ظهر في صور نيوهورايزن أثناء عبوره بجانب بلوتو. الحوض يظهر وكأنه تشكّل نتيجة اصطدام، ربما بجسم يبلغ قطره 200 كيلومتر أو أكثر.
القصة التي تدور حول تكون حوض المحيط الوهمي هذا بدأت من موقعه بالنسبة لأكبر أقمار بلوتو “كارون”. بلوتو وكارون يواجهان بعضهما بنفس الوجه عند دورانهما، وذلك الحوض يقع مباشرة على محور المد والجزر الذي يصل العالمين.
هذا الموقع يفترض تكونه بسبب تشوه كتلي إيجابي، لأنه يملك متوسط كتلة أكبر من تلك التي تشكل باقي قشرة بلوتو الجليدية.
وكلما سحبت جاذيبة كارون بلوتو، كلما زاد هذا الجذب على المنطقة ذات الكتلة الأكبر والذي يؤدي بدوره إلى إنحناء في محور بلوتو حتى تتطابق سبوتنيك بلانم مع محور المد والجزر.
وهذا التشوه في الكتلة هو ماجعل هذا المنطقة تبدو غريبة عن طبيعة تكون الفوهات في النظام الشمسي.
“فوهة الاصطدام هي في الأساس حفرة على السطح” يقول جونسون، “نحن نتحدث عن مواد تطايرت خارجا، ويتوقع حينها أن يكون الناتج هو تشوه سلبي في الكتلة، ولكن لانرى ذلك في سبوتنك بلانم، هذا الأمر يدعو الناس للتفكير حول طبيعة تكون هذا الشذوذ”.
جزء من الإجابة يكمن في أنه بعد تكون هذا الحوض امتلأ جزئيا بجليد نيتروجيني، هذه الطبقة الجليدية أضافت كتلة إلى الحوض لكنها لم تكن كافية لجعل سبوتنك بلانم يمتلك كتلة إيجابية.
من الممكن أن بقية الكتلة تكونت من سائل يكمن تحت السطح.
الأمر يشبه سقوط كرة بولينج على الترامبولين، اصطدام أكبر يحدث نتوء على سطح بلوتو، يتبعه ارتداد. هذا الارتداد قام بسحب مواد من أعماقه إلى أعلاه. وإذا كانت تلك المواد أكثر كثافة من تلك التي تطايرت بفعل الاصطدام، فإن كتلة الفوهة الناتجة لن يختلف عن كتلة المكان قبل الاصطدام، هذا الظاهرة يسميها الجيولوجيون التعويض في توازن الضغط ” isostatic compensation “.
الماء أكثر كثافة من الثلج، ولهذا فان احتمال وجود الماء تحت قشرة بلوتو الجليدية وخروجه بعد الاصطدام، قد أدى الى معادلة كتلة الفوهة.
وإذا كان الحوض قد بدأ بكتلة متعادلة، فإن طبقة النيتروجين المترسبة ستكون كافية لخلق تشوه إيجابي في الكتلة.
“يتطلب هذا السيناريو وجود محيط سائل” قال جونسون، وأردف “أردنا أن نجري نماذج حاسوبية للاصطدام لنرى ماذا حدث بالواقع، ما وجدناه هو أن حدوث تشوه إيجابي في الكتلة هو أمر حساس بالنظر إلى سماكة كتلة المحيط، وإلى ملحية المحيط لأن كمية الملح تؤثر على كثافة المياه”.
قامت النماذج الحاسوبية بمحاكاة اصطدام جسم كبير الحجم بما يكفي لإحداث حوض بحجم سبوتنك بلانم، وبسرعة تتلائم مع ذلك الجزء من النظام الشمسي.
أظهرت نتائج المحاكاة عدة افتراضات لمدى سماكة طبقة المياه تحت القشرة، بدءا من افتراض عدم وجود مياه على الإطلاق إلى وجود 200 كيلومتر من طبقة المياه.
كان أفضل سيناريو لمدى عمق سبوتنك بلانم وبناء الفوهة مع الكتلة التعويضية، هو لبلوتو وفيه طبقة محيطية من المياه ذات سماكة تقدر بمائة كيلومتر ونسبة ملوحة تبلغ ثلاثين في المائة.
“ما يخبرنا به هذا السيناريو هو أن سبوتنك بلانم لديها بالفعل تشوه كتلي إيجابي، ويظهر هناك أيضا -كما كان يعتقد – طبقة من المحيط لا تقل عن مائة كيلومتر ” يقول جونسون، “وما يثير دهشتي أنكم تملكون هذا الجسم في أطراف المجموعة الشمسية مع إمكانية وجود ماء سائل فيه”.
وفي حين يواصل الباحثون النظر في البيانات القادمة من نيوهورايزن، يأمل جونسون في صورة أكثر وضوحا لتبرز احتمالية وجود محيط بلوتو.
شارك جونسون كل من تيموثي باولنج من جامعة شيكاغو و أليكساندر تروبريدج و أندرو فريد من جامعة بوردو.