https://bodybydarwin.com
Slider Image

Kuinka Pluto pitää salaisen valtameren lämpimänä

2020

Tutkijat ovat keränneet viime vuosina enemmän ja enemmän todisteita siitä, että Pluton jäisen pinnan alla on todennäköisesti nestemäistä vesimerta - villi näkymä kääpiöplaneetalle, joka kiertää aurinkoa lähes 40 kertaa kauempana kuin Maa, ja lämpötila laskee alle - 380 astetta Fahrenheit. Nämä olosuhteet herättävät kovan kysymyksen: kuinka Pluton maanalainen valtameri, jos sitä todella pitäisi olla, voisi pysyä jäätymättä?

Aivan kuten termos on suunniteltu eristämään lämmin kahvi ulkomaailman kylmistä elementeistä, niin myös Plutolla on omat eristys temppunsa pitääkseen maailmanlaajuisen valtamerensa mukavana ja mausteisena (suhteellisesti sanottuna). Maanantaina Nature Geoscience -julkaisussa julkaistussa tutkimuksessa ryhmä planeetta-tutkijoita osoitti, että todennäköisesti kaasukerros on juuri kääpiömaapallon pinnan jäisen kuoren alla, ja se pystyy tarjoamaan lämmittävän eristyksen valtamerelle ja pitämään lämpötilan tarpeeksi korkealla, joten asiat pysy nestemäisenä. Tulokset auttavat sovittamaan joukon ristiriitaisia ​​mysteerejä ja antavat tutkijoille mahdollisesti parhaimman selityksen siitä, mikä on tekemässä aurinkokunnan eksoottisimpien taivaankappaleiden pinnan alla.

Meillä ei ole suoria havaintoja oletetusta merenpinnan valtameristä, mutta on olemassa kaksi päälinjaa todisteita, jotka tukevat sen olemassaoloa. Ensinnäkin teoreettiset laskelmat osoittavat, että Pluuton sisällä olevien kivien radioaktiivinen hajoaminen tuottaisi tarpeeksi lämpöä maanalaisen valtameren ylläpitämiseksi. Toiseksi on olemassa geologisia piirteitä, jotka ovat yhdenmukaisia ​​maanpinnan valtamerten kanssa, kuten valtamerten jäähdytyksistä syntyneet murtumat.

Yksi Pluton herättävimmistä alueista on nimeltään Sputnik Planitia, iso uima-allas lähellä päiväntasaajaa ja koti Pluton kuuluisan vaalean “sydämen” pinnanmuodostumisen länsipuolelle. Altaat eivät muodostu lähellä päiväntasaajia, elleivät ne ole tiheästi alueita. Koska Sputnik Planitia on reikä, massan on sijaittava maan alla; ja koska jää on vähemmän tiheää kuin vesi, olisi järkevää, että syvä nesteallas astuisi ohuen jääkerroksen alla. Joten jos jossain Pluton alueella on maanalainen vesisäiliö, Sputnik Planitia on minne haluat katsoa.

Juuri sitä Shunichi Kamata ajatteli - jos tutkijat pystyisivät ensin ratkaisemaan ristiriidan. Japanin Hokkaidon yliopistossa työskentelevä tutkija ja uuden tutkimuksen johtava kirjailija Kamata sanoo, että valtameri olisi merkki siitä, että Pluton sisätilat ovat lämpimiä, mutta jos sisätilat ovat lämpimiä, planeetan jäinen kuori olisi riittävän pehmeä muodonmuutoksen helpottamiseksi, luomalla riittävästi jäävirtausta, jossa kuori voisi muodostaa yhdenmukaisen globaalin muodon. Sputnik Planitian olemassaolo uhmasi tätä odotusta, ja Kamata ja hänen tiiminsä halusivat tietää miksi.

Francis Nimmo, Kalifornian Santa Cruzin yliopiston planeettatutkija ja tutkimuksen avustaja, sanoo, että hän ja muut uskoivat aikaisemmin valtameren olemassaolon liittyvän ammoniakkipitoisuuksiin, jotka antoivat jäätymisenesto-ominaisuudet merelle ja estävät jäätä virtaus. "Se teki kaikista hieman epämukavaksi", Nimmo sanoo. Ei ole kovin todennäköistä, että niin paljon ammoniakkia on saatavana. Joten tämä uusi tutkimus oli yritys selittää jäävirtauksen puuttumista tarvitsematta laittaa paljon jäätymisenestoainetta valtamerelle.

Kamata aikoi yrittää selvittää mallin, joka pystyisi sovittamaan kaikki prosessit yhteen, ja lopulta hän ymmärsi laskelmansa, joita tarvitaan kaasun läsnäolon huomioon ottamiseksi.

Vaikka eristys on helppo tapa ymmärtää mitä tapahtuu, se ei ole niin kuin kaasu toimisi samassa mekanismissa kuin esimerkiksi kipsilevyn sisälle täytetty eristys. Jään muodostuessa sen molekyylirakenne jähmettyy ja laajenee kiteiseksi muodostumaksi. Joskus kaasumolekyylit jäävät loukkuun jäämien, nimeltään kklatraattien, sisälle. Klatraattien muodostuessa ne lisäävät jään lämmöneristysominaisuuksia 10 kertaa. Ne pystyvät pitämään valtameren lämpimänä ja jäisen kuoren viileänä estäen jäävirtauksen.

Klatraatit näyttävät melko paljon tavalliselta jäältä, mutta jos valaistut niitä, ne palavat melko kauniisti, sanoo Nimmo. Näiden klatraattien kaasumaisten molekyylien ajatellaan olevan metaania, jota ympäröivät enimmäkseen vesi. Klatraatit todennäköisesti muodostuvat, kun ne vangitsevat metaanimolekyylejä, jotka kuplivat ylhäältä alhaalta jääkuoren paksuneessa hitaasti. "Mistä kaasumolekyylit ovat lähtöisin, on hyvä kysymys", hän sanoo. Ne voivat olla joko jäljellä siitä ajasta, jolloin Pluuto alun perin muodostui, tai ne voivat olla muodostuneet reaktioilla Pluton silikaattisydämessä sen lämmetessä. up.

Kamata, Nimmo ja heidän kollegansa validoivat mallit atk-simulaatioilla, joissa tarkasteltiin lämpötilan kehitystä Pluton sisällä sekä jäisen pintakuoren muodon kehitystä. Klatraattien puuttuessa valtameri olisi jäätynyt miljardia vuotta sitten, ja jääkuori olisi litistynyt pian sen jälkeen. "Se saattaa olla muuttunut valtavaksi komeetan kaltaiseksi vartaloksi", Kamata sanoo. Sen sijaan tämä mekanismi kertoo hyviä uutisia merenpinnan tulevaisuudelle, antamalla sen pysyä nestemäisenä todennäköisesti miljardeja vuosia tulevaisuuteen ja pitämällä jään yläpuolella kovana kuin kynnet.

Se on loistava selitys, mutta nämä mallit ovat vain malleja, eivät todisteita. On olemassa lopullisempia testejä, joita käytetään usein havaitsemaan maan alla olevia valtameriä, mutta tällä hetkellä emme voi tehdä niitä, joko koska meillä ei ole tietoja tai koska Pluto ei tee yhteistyötä, sanoo Nimmo. Esimerkiksi, voit havaita valtameren etsimällä sen magneettisen induktion allekirjoitusta, mutta Plutolla ei ole magneettikenttää. Tai voit etsiä merta vertaamalla mitattua painovoimaa ja topografiaa, mutta sen tekeminen vaatii kiertoradan avaruusaluksen.

Ja vaikka merta olisi, potentiaalista kaasupuskuria itsessään on vielä vaikeampaa tutkia. Koska Sputnik Planitia on ylimääräisen massan alue, voimme mitata sen ympärillä olevan painovoimakentän muutokset kiertoradalla. Ja periaatteessa voisimme pystyä kuvaamaan kaasua jääkuoren kautta, jos meillä olisi erittäin tehokas tutkajärjestelmä (jota tulevaisuuden Europa Clipper -operaatio hallitsee tutkiessaan Jovian kuuta). Ja saatamme saada jopa vihje loukkuun jääneistä klatraateista mittaamalla kaasumolekyylejä, jotka vetoavat Pluton ilmakehän ympärille. Mutta kaiken kaikkiaan se, että todistetaan, että klartraattien päällyste istuu aivan 100 mailin mailin päässä sijaitsevan 100 mailin jään alla, ei ole kaukana suoraviivaisesta.

Mutta ainakin nyt tutkijoilla on vähän enemmän suuntaa siihen, mihin he ehkä haluavat keskittyä. Pluuto piilottaa jotain sisäpuolelleen, ja syvän avaruustieteen uusi aikakausi on varmasti selvittää mikä se on ennemmin tai myöhemmin.

Kiinan hypersonic-sotilaallisiin hankkeisiin kuuluvat muun muassa lautaset ja raidepistoolit

Kiinan hypersonic-sotilaallisiin hankkeisiin kuuluvat muun muassa lautaset ja raidepistoolit

Aivomme eivät voi poistua laitteistamme - se ei tapahtunut vahingossa

Aivomme eivät voi poistua laitteistamme - se ei tapahtunut vahingossa

Tutkijat oppivat korjaamaan ihmisen luut tutkimalla koralliriutat

Tutkijat oppivat korjaamaan ihmisen luut tutkimalla koralliriutat