سیلیکا تا چه عمقی در آبفشان‌های انسلادوس، قمر زحل، نفوذ می‌کند؟

گویا دانشمندان یکی از راز‌های بی‌شمار این قمر اقیانوسی را حل کرده‌اند.

ذرات یخ‌زده سیلیکا که از قمر زحل، انسلادوس، خارج می‌شوند، انرژی خود را از هسته منجمد این قمر می‌گیرند که با گرانش مقاومت‌ناپذیر زحل فشرده و کشیده می‌شود.

این ذرات سفر خود را از بستر اقیانوسی گسترده انسلادوس آغاز می‌کنند و به‌همراه مقادیر زیاد بخار آب، از آبفشان‌های زمین‌های «راه‌راه ببری» در قطب جنوب قمر به فضا پرتاب می‌شوند. مواد آبفشان درنهایت وارد حلقه E زحل (بیرونی‌ترین و کم‌پشت‌ترین حلقه زحل) می‌شوند و به این ترتیب در ایجاد یکی از دیدنی‌ترین پدیده‌های منظومه‌ی شمسی مشارکت دارند.

تا به امروز، دانشمندان نمی‌دانستند چه فرایندی ذرات سیلیکا را وارد آبفشان‌های ششمین قمر بزرگ زحل (از بین۸۳ قمر) می‌کند. همچنین درباره زمان لازم برای وقوع این فرایند نیز اطلاعی نداشتند.

آبفشان‌های انسلادوس بخار آب، ذرات سیلیکا و مواد دیگر را را به فضا پرتاب می‌کنند.

گروهی از پژوهشگران به سرپرستی «اشلی شوئنفلد» (Ashley Schoenfeld)، دانشجوی دکتری علوم سیاره‌ای در دانشگاه کالیفرنیا لس‌آنجلس، داده‌های مربوط به مدار انسلادوس، اقیانوس آن و خصوصیات ژئولوژیکی آن را که فضاپیمای کاسینی ناسا در گردش خود به دور زحل از ۲۰۰۴ تا ۲۰۱۷ جمع‌آوری کرده بود، تحلیل کردند.

آن‌ها نتیجه گرفتند که وقتی قمر-با یک پوشش یخی که بازتابنده‌ترین سطح منظومه شمسی است-دور زحل می‌گردد، اثر گرانشی غول گازی نیرو‌هایی کشندی ایجاد می‌کند که هسته انسلادوس را فشرده و منبسط می‌کنند. این تغییر شکل، اصطکاکی ایجاد می‌کند که بستر اقیانوس سراسری انسلادوس را گرم می‌کند و این گرما به‌نوبه خود جریان‌هایی قوی می‌سازد که می‌توانند سیلیکا را از بستر به سطح اقیانوس منتقل کنند.

شوینفلد گفته است: «پژوهش ما نشان می‌دهد که این جریان‌ها به‌اندازه کافی قوی هستند تا مواد را از بستر اقیانوس بلند کنند و به پوسته یخی برسانند که اقیانوس را از خلأ جدا می‌کند. ساختار‌های راه‌راه ببری که حفره‌هایی در این پوسته یخی ایجاد می‌کنند و به زیر آن می‌رسند، می‌توانند به‌عنوان مجرا‌هایی مستقیم برای پرت‌شدن مواد به فضا عمل کنند. انسلادوس نمونه‌هایی رایگان از چیزی که در اعماقش پنهان شده است به ما می‌دهد.»

مدلی که تیم پژوهشی توسعه داده است، به تأیید نظریه‌های فعالیت هیدروترمال کمک می‌کند. دانشمندان از زمانی که کاسینی از میان فوران‌های انسلادوس عبور و مقادیر زیاد گاز هیدروژن و سیلیکا را شناسایی کرد، روی این نظریه‌ها کار کرده‌اند. فضاپیما اولین‌بار در سال ۲۰۰۵ از ششمین قمر بزرگ زحل عبور کرد و آخرین نزدیکی آن سال ۲۰۱۵ بود.

یافته‌های شوئنفلد و تیمش همچنین چارچوبی معتبر برای ذراتی که به فضا پرتاب می‌شوند ارائه می‌دهد، به‌علاوه مکانیسمی که توضیح می‌دهد چرا بخار‌ها سیلیکا دارند. این نیز برای توضیح این که چگونه مواد دیگر به سطح منجمد قمر می‌رسند، مفید است.

فرایند‌های اعماق اقیانوس انسلادوس با منافذ هیدروترمال اقیانوسی در زمین، یکی از اولین منابع تغذیه حیات، شباهت دارد.

«امیلی هاوکینز» (Emily Hawkins)، یکی از همکاران پژوهش و استاد فیزید دانشگاه لویولا مریمونت، گفته است: «مدل ما پشتیبانی بیشتری برای این ایده فراهم می‌کند که آشفتگی همرفتی در اقیانوس به‌طور موثر مواد مغذی اساسی را از بستر دریا به پوسته منجمد منتقل می‌کند.»

مکانیسمی که تیم توصیف کرده است، با فعالیتی که در اطراف منافذ هیدروترمال اعماق دریا‌های زمین می‌بینیم شباهت دارد. اینجا، این منافذ خانه گستره‌ای بزرگ از ارگانیسم‌هایی است که از مواد خارج‌شده از آن‌ها تغذیه می‌کنند.

ناسا درحال طراحی چند مأموریت احتمالی برای عبور از کنار انسلادوس، گردش به دور آن یا حتی فرود روی آن است. این مأموریت‌ها می‌توانند داده‌هایی را جمع‌آوری کنند که دانشمندان را قادر می‌سازد به بررسی بیشتر منافذ هیدروترمال این قمر بپردازند؛ ازجمله جستجوی احتمالی برای حیات در اطراف این پدیده‌ها.

این پژوهش جدید می‌تواند راهنمای این طرح‌ها باشد. تیم پژوهشی برنامه دارد تا مدل‌هایی اضافی بسازد که می‌توانند به شکل‌دهی پژوهش‌های محلی آیده در این قمر گلوله‌برفی جذاب کمک کنند.

این پژوهش ماه گذشته در ژورنال Communications Earth & Environment منتشر شد.

منبع:دیجیاتو