خانه | دانش و فن‌آوری

منبع آب ابرهای سیاره‌ای بزرگ

دوشنبه, 1390-07-04 20:54
نسخه قابل چاپنسخه قابل چاپ
برگردان: 
احسان سنایی

شاهکار دیگری را هم به فهرست شیرین‌کاری‌های قمر شگفت‌انگیز انسلادوس بیافزایید. جهانی ریز و پویا که ستون‌های چشمگیری از بخار آب و یخ از آن به فضا فوران می‌کند و کاوشگر آمریکایی کاسینی، در سال ۲۰۰۵ آن‌ها را برای نخستین‌بار به تصویر کشید. جهانی مملو از ذرات ریز ارگانیک و شاید هم میزبان اقیانوسی از آب زیرسطحی. فواره‌های آب انسلادوس، هاله‌ای غول‌پیکر از غبار و گاز و یخ را به گرد قمر ایجاد می‌کنند و همین، ضامن حیات حلقه E در گرداگرد سیاره زحل است. حال، بازهم به لطف همین فواره‌های یخ‌آلود، انسلادوس تنها قمر در سرتاسر منظومه شمسی ماست که به‌طور مستقیم بر آرایش شیمیایی سیاره مادرش تأثیر می‌گذارد.

 
در ماه ژوئن سال جاری بود که سازمان فضایی اروپا (ESA) اعلام کرد که تلسکوپ فضایی فروسرخ هرشل که در اشتراک با سازمان فضایی آمریکا (ناسا) به تماشای آسمان مشغول است، موفق به کشف یک ابر حلقوی غول‌پیکر، یا چنبری از جنس بخار آب در گرداگرد زحل شده که قمر انسلادوس آن را به‌وجود آورده است. قطر این ابر حلقوی در حدود ۶۰۰ هزار کیلومتر و ضخامت‌اش بالغ بر ۶۰ هزار کیلومتر است و گویا منبع اصلی آب موجود در جو فوقانی سیاره زحل هم به‌ شمار می‌رود.
 
به‌رغم ابعاد غول‌آسای این ابر، تا به امروز هنوز به دلیل شفافیت بخار آب موجود در آن نسبت به بخش اعظمی از طول موج‌های الکترومغناطیسی از جمله نور مرئی، امکان تماشای آن وجود نداشته است. تلسکوپ هرشل اما، می‌تواند ابر را در طول موج‌های فروسرخ رصد کند. پل گلداسمیت (Paul Goldsmith)، دانشمند پروژه هرشل از ناسا در پایگاه JPL کالیفرنیا می‌گوید: «هرشل، اطلاعات جدید و خیره‌کننده‌ای پیرامون همه‌چیز، از سیارات منظومه شمسی خودمان گرفته است تا کهکشان‌هایی را که میلیارد‌ها سال نوری از ما فاصله دارند در اختیارمان قرار دهد.»
 
کشف این حلقه به گرد زحل آنقدر‌ها عجیب و دور انتظار نبود. مأموریت‌های ویجر و همچنین تلسکوپ فضایی هابل از پیش نشانه‌هایی از وجود ابرهای آب را در این حوزه به دست دانشمندان داده بودند. بعد از آن هم در سال ۱۹۷۷، رصدخانه فروسرخ سازمان فضایی اروپا (ISO)، وجود آب را در جو فوقانی زحل به تایید رسانده بود. ماهواره اختر‌شناسی با امواج زیرمیلیمتری ناسا هم در سال ۱۹۹۹، گسیل خطوط طیفی آب از ابرهای زحل را در طول موج‌های فروسرخ دور به ثبت رسانده بود.
 
هرچند که تنها مقادیر اندکی بخار آب در لایه‌های زیرین و گرم جو زحل وجود دارد، اما همین مقادیر اندک آب هم نمی‌تواند به لایه‌های سرد و فوقانی‌تر جو سیاره انتقال بیابد. پس برای وقوع چنین حالتی، مولکول‌های آب بایستی از جایی به‌غیر از خود سیاره (یعنی از جایی در فضای پیرامون) به جو زحل وارد شوند، ولی از کجا و چگونه؟ همین پرسش از زمان وقوع کشفیات نامبرده در هاله‌ای از ابهام بود.
 
پاسخ این پرسش از طریق ترکیب شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای پژوهشگران از نحوه رفتار مولکول‌های آب در ابرهای گرداگرد زحل، با رصدهای هرشل از ابر غول‌آسای بخار آبی که توسط انسلادوس ایجاد شده به دست آمد. یکی از این پژوهشگران، تیم کاسیدی (Tim Cassidy)، پژوهشگر مقطع فوق‌دکترای پایگاه JPL است که هم‌اکنون در آزمایشگاه فیزیک فضایی و اتمسفری دانشگاه کلرادو در بولدر مشغول به فعالیت است. او می‌گوید: «چیزی که شگفتیمان را برانگیخته این است که شبیه‌سازی مزبور که چیزی مشابه با ده‌ها نمونه دیگر از شبیه‌سازی‌های مربوط به ابرهاست، در نبود رصدهای هرشل انجام پذیرفت. ما از داده‌های به‌دست‌آمده از مأموریت‌های کاسینی، ویجر و تلسکوپ فضایی هابل، در کنار اصول مستدل فیزیک استفاده کرده بودیم. هرگز انتظار کسب چنین تصاویر دقیقی از این ابر را نداشتیم و مطابقت داده‌ها و شبیه‌سازی برایمان مایه بسی شگفتی بود.»
 
به‌هر ترتیب این نتایج، حکایت از این می‌کند که هرچند اکثر آب موجود در این ابر به فضا می‌گریزد، اما دسته‌ای از مولکول‌های آب هم بر حلقه‌های زحل انباشته می‌شوند و یخ می‌زنند. حال‌آنکه دسته‌ای دیگر- حدود سه تا پنج درصدشان- از میان حلقه‌ها می‌گذرند و به جو زحل می‌رسند. همین مقدار برای تأمین مقادیر آب مشاهده‌شده در آنجا کافی است. محاسبات هرشل، همراه با شبیه‌سازی‌ها، ضمناً اطلاعات تازه‌ای را در خصوص میزان فوران بخار آب از عوارض تیره‌رنگ واقع بر نواحی قطبی جنوب قمر انسلادوس، موسوم به «راه‌راه‌های ببری» می‌دهند. محاسبات پیشین که توسط طیف‌سنج تصویری فرابنفش (یا UVIS) مستقر بر کاوشگر کاسینی به‌دست آمده بود، نشان می‌داد که این قمر هر ثانیه در حدود ۲۰۰ کیلوگرم بخار آب را به فضا می‌فرستد. کاسیدی می‌گوید: «با محاسبات هرشل از این چنبره در سال‌های ۲۰۰۹ و ۲۰۱۰ و همچنین شبیه‌سازی‌های ابری، ما موفق به تعیین میزان خروجی بخار آب انسلادوس شدیم. این محاسبات، به‌خوبی در توافق با یافته‌های ابزار UVIS بود که اساساً از روشی متفاوت اقدام به محاسبه می‌کرد.»
 
کندی هنسن (Candy Hansen)، از اعضای هیئت علمی ابزار UVIS از مؤسسه علوم سیاره‌ای توسان آریزونا می‌گوید: «ما توانستیم عزیمت آب از انسلادوس، به‌همراه فرآورده نهایی این فرآیند- یعنی اکسیژن اتمی- را در سامانه جوی سیاره زحل مشاهده کنیم. در این بین، تعقیب مسیر چنین فرآیندی هم با تلسکوپ هرشل کار فوق‌العاده‌ای است.» هرچند که تنها بخشی کوچک از مولکول‌های آب موجود در این ابر عظیم به جو زحل راه پیدا می‌کنند، اما غالبشان به اتم‌های هیدروژن و اکسیژن شکسته می‌شوند. هنسن در ادامه می‌افزاید: «وقتی آب در این ابر انبار می‌شود، در معرض فرآیندهایی واقع می‌شود که مولکول‌های آب را می‌شکنند. ابتدا به هیدروژن و هیدروکسیل می‌شکند و بعد هم هیدروکسیل به هیدروژن و اکسیژن اتمی تجزیه می‌شود (اتم‌های اکسیژن توسط محیط زحل متفرق می‌شوند). کاوشگر کاسینی، پیش از قرارگیری در مدار اصلی‌اش موفق به کشف اتم‌های اکسیژن حین گذر از کنار زحل شده بود. در آن زمان هیچکس نمی‌دانست که این اکسیژن از کجا می‌آمد. حالا ما می‌دانیم. تأثیر ژرفی که قمر کوچک انسلادوس بر سیاره زحل و محیط آن دارد، اعجاب‌آور است.»
 
منبع: NASA
 
در همین زمینه:
 
 
 
 
توضیح تصویر:
 
تصویر نور مرئی فوران آب از آب‌فشان‌های پیرامون قطب جنوب قمر کوچک انسلادوس در سال ۲۰۰۵/ منبع: NASA/JPL/Space Science Institute
Share this
Share/Save/Bookmark

ارسال کردن دیدگاه جدید

محتویات این فیلد به صورت شخصی نگهداری می شود و در محلی از سایت نمایش داده نمی شود.

نظر شما پس از تایید دبیر وب‌سایت منتشر می‌شود.

لطفا به زبان فارسی کامنت بگذارید.
برای نوشتن به زبان فارسی می توانید از ادیتور زمانه استفاده کنید.

کامنتهایی که حاوی اتهام، توهین و یا حمله شخصی باشد هرز محسوب می شود و
منتشر نخواهد شد.

 

لینک به ادیتور زمانه:         

برای عبور از سد فیلترینگ

پرونده ۱۳۹۱ / چشم‌انداز ۱۳۹۲

مشخصات تازه دریافت برنامه های رادیو زمانه  از ماهواره:

ماهواره  :Eutelsat

هفت درجه شرقی

پولاریزاسیون افقی 

سیمبول ریت ۲۲

فرکانس ۱۰۷۲۱مگاهرتز

همیاران ما