ليس هناك الكثير من القواسم المشتركة بين الأرض وبلوتو. الأرض هي عالم حي ونابض بالحياة ، في حين أن بلوتو بارد وبعيد ولا حياة. ولكن الشيء المشترك بينهما هو النيتروجين. الغلاف الجوي للأرض هو حوالي 78٪ من النيتروجين ، ومكون بلوتو الأساسي في الغلاف الجوي هو أيضًا من النيتروجين ، على الرغم من أن النسبة الدقيقة غير واضحة.
في بلوتو ، حيث تبلغ درجة حرارة السطح حوالي 42 كلفن (-231 درجة مئوية) يتم تجميد معظم ذلك النيتروجين. تقول دراسة جديدة أن النيتروجين المجمد في بلوتو يقود رياح الكوكب ، ويشكل أسطح معالمه.
قبل وصول المركبة الفضائية New Horizons التابعة لناسا إلى بلوتو ، لم نكن نعرف الكثير عن الكوكب أو معالمه السطحية. عندما وصلت المركبة الفضائية في يوليو 2015 ، فوجئنا جميعًا عندما وجدنا أن بلوتو كان مكانًا أكثر نشاطًا مما كنا نعتقد. إنه أيضًا عندما شاهدنا لأول مرة Tombaugh Regio ، وهي منطقة كبيرة ذات لون خفيف على سطح الكوكب.
Tombaugh Regio مكان غريب للغاية ، لعيون الإنسان على أي حال. تحتوي على فصين كبيرين يجعلها تبدو مثل القلب ، ويطلق عليها علماء الفلك أحيانًا "قلب بلوتو". الفص الغربي يسمى سبوتنيك بلانيتيا ، ويتميز بجبال عالية 6200 متر (20000 قدم) (تينزينج مونتس ، نورجاي مونتس سابقًا) مصنوعة من الجليد المائي ، وسهل واسع مغطى بجليد النيتروجين.
تقول ورقة جديدة أن رواسب النيتروجين الشاسعة في سبوتنيك بلانيتيا تدفع رياح بلوتو وتشكل سطح الكوكب. عنوان الورقة "قلب بلوتو النابض ينظم دوران الغلاف الجوي: نتائج عالية الدقة ومحاكاة مناخية رقمية متعددة السنوات". نشر في مجلة البحوث الجيوفيزيائية. المؤلف الرئيسي هو Tanguy Bertrand ، عالم الفيزياء الفلكية وعالم الكواكب في مركز أبحاث أميس التابع لناسا.
"لدى بلوتو بعض الغموض للجميع."
تانغوي برتراند ، المؤلف الرئيسي لمركز أميس للأبحاث
معظم الغلاف الجوي الرقيق لبلوتو هو النيتروجين ، وهناك أيضًا كميات صغيرة من ثاني أكسيد الكربون والميثان. توجد كمية كبيرة من النيتروجين المجمد في سبوتنيك بلانيتيا ، وخلال النهار ، ترتفع درجة الحرارة بما يكفي لتساميها ، وتحولها إلى بخار. في الليل ، تنعكس العملية ، ويتجمد النيتروجين مرة أخرى ، ويسقط على السطح. في كل مرة تتكرر فيها الدورة ، تعمل مثل المضخة أو "نبضات القلب" التي تضخ رياح النيتروجين حول الكوكب.
تتدفق تلك الرياح في الاتجاه المعاكس لدوران الكوكب ، وقد تكون مسؤولة عن سمات سطح غير عادية على الكوكب. بينما تهب الرياح الرقيقة الغنية بالنيتروجين على طول السطح ، تنقل الحرارة وحبوب الجليد وجزيئات الضباب لتكوين خطوط رياح داكنة وسهول عبر المناطق الشمالية والشمالية الغربية.
قال تانغوي برتراند ، عالم الفيزياء الفلكية وعالم الكواكب في مركز أبحاث أميس في كاليفورنيا والمؤلف الرئيسي للدراسة: "هذا يسلط الضوء على حقيقة أن الغلاف الجوي والرياح في بلوتو - حتى لو كانت كثافة الغلاف الجوي منخفضة جدًا - يمكن أن تؤثر على السطح".
منطقة سبوتنيك بلانيتيا ، أو الفص الأيسر لقلب بلوتو ، هي أقل ارتفاعًا من بقية الكوكب ، وهي تحتوي على معظم النيتروجين. Sputnik Planitia عبارة عن لوح جليدي بطول 1000 كيلومتر (620 ميل) يقع في حوض عمقه 3 كيلومترات (1.9 ميل). الفص الأيمن في الغالب المرتفعات والأنهار الجليدية النيتروجينية.
وقال برتراند في بيان صحفي "قبل نيو هورايزونز ، اعتقد الجميع أن بلوتو سيكون كرة شبكة - مسطحة تمامًا ، بلا تنوع تقريبًا". "لكن الأمر مختلف تمامًا. لديها الكثير من المناظر الطبيعية المختلفة ونحن نحاول أن نفهم ما يجري هناك ".
إن وصف جو بلوتو بأنه رفيع هو بخس. إنه أرق بحوالي 100000 مرة من الأرض. فكيف الرياح في جو رقيقة تشكيل المناظر الطبيعية؟
أخذ فريق برتراند بيانات من طيران نيو هورايزونز في بلوتو ، ثم قام ببناء نموذج تنبؤ بالطقس لمحاكاة رياح النيتروجين.
وجد الفريق أن الرياح فوق 4 كم (2.5 ميل) تهب على الغرب ، في الاتجاه المعاكس لدوران بلوتو. عندما يتأرجح النيتروجين المجمد في Tombaugh Regio إلى بخار في الشمال ، ثم يتحول إلى جليد مرة أخرى في الجنوب ، فإن هذه الحركة تثير الرياح الغربية. من المحتمل أن يكون هذا الموقف فريدًا في نظامنا الشمسي ، باستثناء ممكن من تريتون ، قمر نبتون.
وجد الباحثون تيار رياح آخر أيضًا. هذه الرياح قوية وسريعة الحركة قريبة من السطح. تهب على طول الحافة الغربية لحوض سبوتنيك بلانيتيا. هناك أنماط رياح مشابهة على الأرض ، تتبع خطوط المناظر الطبيعية.
ووفقا للدراسة ، فإن الرياح مدفوعة ببخار النيتروجين المكثف مرة أخرى إلى الجليد. تحتجز المنحدرات العالية في سبوتنيك بلانيتيا الهواء البارد داخل الحوض. عندما يتداول هناك يصبح أقوى.
إذا كان نبض قلب النيتروجين في بلوتو يقود هذه الرياح ، فقد يفسرون خطوط الرياح والسهول المظلمة غرب سبوتنيك بلانيتيا. إذا جلبت الرياح ما يكفي من الحرارة لتسخين السطح ، فقد يتسبب ذلك في ظهور خطوط وسهول. أو يمكن أن يودع جزيئات من الضباب ، والتي يمكن أن تؤدي إلى قتامة وتآكل الجليد. وإذا هبت الريح في الاتجاه المعاكس - أي في نفس اتجاه دوران بلوتو - فقد تكون المناظر الطبيعية مختلفة تمامًا.
وقال برتراند: "قد تكون سبوتنيك بلانيتيا مهمة بالنسبة لمناخ بلوتو مثل المحيط لمناخ الأرض". وأضاف: "إذا أزلت سبوتنيك بلانيتيا - إذا أزلت قلب بلوتو - فلن يكون لديك نفس الدورة الدموية".
إن "الميزة الأكثر شهرة" في بلوتو هي على الأرجح التضاريس البيضاء. التضاريس البيضاء عبارة عن حقول من ناطحات سحاب بحجم الأرض المتعرجة مصنوعة من ثلج الميثان بشكل أساسي. تم العثور عليها على ارتفاعات عالية بالقرب من خط الاستواء. هل يمكن أن تكون قطعة أثرية لضرب قلب النيتروجين في بلوتو؟
يقول الباحثون في ورقتهم: "... خلال فترات التراكم الاستوائي لجليد الميثان (الميثان) ، يمكن للدوران العكسي وحقن الهواء البارد الغني بـ N2 من سبوتنيك بلانيتيا أن ينقل ويدفع غاز الميثان باتجاه الغرب ، بحيث يفضل تراكم جليد الميثان عند خطوط الطول في أقصى الغرب (أي شرق سبوتنيك بلانيتيا) مما يؤدي إلى تكوين تضاريس بيضاء. "
يقولون أيضًا "... إن التلال (" ريش ") لرواسب التضاريس البيضاء تظهر اتجاهًا سائدًا N-S ، والذي يمكن أن ينشأ أيضًا جزئيًا من هذا النظام الغريب للدوران الجوي."
في الوقت الحالي ، يبدو من غير المؤكد ما إذا كانت هذه الرياح النيتروجينية يمكن أن تسبب تضاريس بيضاء. لكن الفريق ينوي محاولة معرفة ذلك. "في المستقبل ، نخطط لمواصلة استكشاف هذه الأفكار والتحقيق في العمليات التي تؤدي إلى هذه التباينات الطولية والتكوينات الجيولوجية الغريبة ، باستخدام محاكاة عالية الدقة طويلة المدى GCM."
في استنتاجهم ، يقول المؤلفون "عملنا يؤكد أنه على الرغم من سطح متجمد وجو هش ، فإن مناخ بلوتو نشط بشكل ملحوظ". أكثر نشاطًا مما يعتقده أي شخص.
لم تتمكن New Horizons من دخول المدار حول بلوتو. من الصعب القيام بذلك ، ولم تكن هذه مهمتها أبدًا. تفكر وكالة ناسا في مسبار بلوتو في المستقبل ، ولكن في غضون ذلك ، كل ما تعلمناه عن الكوكب القزم الجليدي ، تعلمناه من رحلة واحدة. ومع ذلك ، تعلمنا ما يكفي لنكون مفتونين ، ونريد أن نعرف المزيد عن هذا العالم الغامض الرائع.
قال برتراند: "لدى بلوتو بعض الغموض بالنسبة للجميع".
أكثر:
- بيان صحفي: قلب بلوتو يتسبب في ضربات الرياح
- ورقة بحثية: قلب بلوتو النابض ينظم دوران الغلاف الجوي 2: نتائج من الدقة العالية و 3 محاكاة مناخية رقمية متعددة السنوات
- مجلة الفضاء: ناسا تنظر الآن في مهمة بلوتو المدارية
