Προσομοιώσεις υπολογιστών παρέχουν στην επιστημονική κοινότητα αναμφισβήτητες αποδείξεις ότι ένα μονωτικό στρώμα ένυδρων αερίων θα μπορούσε να προφυλάξει από την "κατάψυξη" έναν υπόγειο ωκεανό, ο οποίος εικάζεται οτι βρίσκεται κάτω από το παγωμένο εξωτερικό περιβάλλον του νάνου πλανήτη Πλούτωνα, σύμφωνα με μελέτη η οποία δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Geoscience.
Εικόνα του νάνου πλανήτη Πλούτωνα οι οποία λήφθηκε από τη διαστημοσυσκευή Νέοι Ορίζοντες της NASA το 2015. Πηγή: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute/Alex Parker
Τον Ιούλιο του 2015, το διαστημικό σκάφος Νέοι Ορίζοντες της NASA πέρασε από το σύστημα (ο πλανήτης και οι 5 φυσικοί του δορυφόροι) του νάνου πλανήτη Πλούτωνα, στέλνοντας πίσω στη Γη τις πρώτες κοντινές εικόνες αυτού του μακρινού αυτού κάτοικου του Ηλιακού μας συστήματος και των φεγγαριών του. Οι εικόνες έδειξαν την απροσδόκητη τοπογραφία του Πλούτωνα, συμπεριλαμβανομένης μιας λευκής λεπτής λεκάνης που ονομάστηκε Sputnik Planitia, η οποία βρίσκεται κοντά στον ισημερινό του πλανήτη, και έχει περίπου το μέγεθος της πολιτείας του Τέξας των ΗΠΑ .
Λόγω της θέσης και της τοπογραφίας του, οι επιστήμονες πιστεύουν ότι υπάρχει ένας υποθαλάσσιος ωκεανός κάτω από το κέλυφος πάγου το οποίο είναι πιο λεπτό στη περιοχή της Sputnik Planitia. Ωστόσο, οι παρατηρήσεις αυτές είναι αντιφατικές ως προς την ηλικία του νάνου πλανήτη, επειδή ο ωκεανός αυτός θα έπρεπε να είχε παγώσει πολύ καιρό πριν, και η εσωτερική επιφάνεια του παγωμένου κέλυφους που θα είχε επαφή με αυτόν τον ωκεανό θα είχε ισοπεδωθεί, θα ήταν δηλαδή σε μία επίπεδη κατάσταση.
Η φωτεινή "καρδιά" στον νάνο πλανήτη Πλούτωνα η οποία βρίσκεται κοντά στον ισημερινό. Το αριστερό του μισό είναι μια μεγάλη λεκάνη η οποία ονομάστηκε Sputnik Planitia. Τα γραφικά αυτά δημιουργήθηκαν με εικόνες από το Εργαστήριο Εφαρμοσμένης Φυσικής του Πανεπιστημίου John Hopkins της NASA και το Νοτιοδυτικό Ινστιτούτο Ερευνών.
Spin axis=Άξονας περιστροφής
Pluto-Charon tidal axis= Παλιρροϊκός άξονας του συστήματος Πλούτωνα - Χάροντα
Orbital axis= Τροχιακός άξονας
Topography= Τοπογραφία εκφρασμένη εδώ σε χιλιόμετρα
Οι ερευνητές του Ιαπωνικού Πανεπιστημίου Hokkaido, του Ινστιτούτου Τεχνολογίας του Τόκιο, του Πανεπιστημίου Tokushima, του Πανεπιστημίου της Οσάκα, του Πανεπιστημίου του Κόμπε και του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας στη Σάντα Κρουζ, σκέφτηκαν τι θα μπορούσαν να διατηρήσει τον υποθαλάσσιο αυτό ωκεανό ζεστό διατηρώντας ταυτόχρονα την εσωτερική επιφάνεια του κέλυφους παγωμένη και ανομοιόμορφη στον Πλούτωνα; Η ομάδα υποθέτει ότι υπάρχει ένα είδος "μονωτικής επίστρωσης" από ενυδατωμένα αέρια (gas hydrates) κάτω από την παγωμένη επιφάνεια της λεκάνης Sputnik Planitia. Τα ενυδατωμένα (ή ένυδρα) αυτά αέρια είναι κρυσταλλικά, παγωμένα στερεά τα οποία σχηματίζονται από αέριο παγιδευμένο μέσα μοριακούς υδάτινους κλωβούς. Έχουν μεγάλο Ιξώδες, χαμηλή θερμική αγωγιμότητα, και επομένως θα μπορούσαν να παρέχουν μονωτικές ιδιότητες.
Οι ερευνητές πραγματοποίησαν προσομοιώσεις με υπολογιστές, οι οποίες κάλυψαν χρονικό διάστημα 4,6 δισεκατομμυρίων ετών, όταν άρχισε να σχηματίζεται το Ηλιακό μας σύστημα. Οι προσομοιώσεις έδειξαν τη θερμική και δομική εξέλιξη του εσωτερικού του διάσημου νάνου πλανήτη Πλούτωνα, καθώς και τον χρόνο που απαιτείται για να μετατραπεί σε πάγο ένας υποθαλάσσιος ωκεανός, και επίσης πόσος χρόνος απαιτείται για το παγωμένο κέλυφος που τον καλύπτει να γίνει ομοιόμορφα παχύ. Έκαναν προσομοίωση δύο σεναρίων: σε ένα από τα οποία υπήρχε ένα μονωτικό στρώμα ενυδατωμένου αερίου μεταξύ του ωκεανού και του παγωμένου κελύφους, και ένα χωρίς το κέλυφος αυτό.
Η προτεινόμενη εσωτερική δομή του νάνου πλανήτη Πλούτωνα. Ένα λεπτό ενυδατωμένο στρώμα (αέριο) λειτουργεί ως θερμομονωτικό υλικό μεταξύ του υποθαλάσσιου ωκεανού και του παγωμένου κέλυφους, προστατεύοντας τον ωκεανό από το να γίνει πάγος. (Kamata S. et al., Ο ωκεανός του Πλούτωνα καλύπτεται και μονώνεται από ενυδατωμένα αέρια (Pluto’s ocean is capped and insulated by gas hydrates), Nature Geosciences, 20 Μαΐου 2019)
Nitrogen-rich ice= Πάγος από Άζωτο
Water-rich ice= Πάγος από νερό
Clathrate hydrate=Ενυδατωμένα αέρια
Subsurface ocean=Υπόγειος ωκεανός
Rocky core=Βραχώδης πυρήνας
Οι προσομοιώσεις έδειξαν ακόμα ότι, χωρίς ένα μονωτικό στρώμα ενυδατωμένου αερίου, η υπόγεια αυτή θάλασσα θα είχε καταψυχθεί εντελώς εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια πριν, αλλά τελικά όλοι συμφωνούν: δύσκολα θα γίνει ολοκληρωτικά ενα τεράστιο...παγάκι. Επίσης, χρειάζονται περίπου ένα εκατομμύριο χρόνια για να σχηματιστεί εντελώς μια ομοιόμορφα παχιά κρούστα πάγου πάνω από τον ωκεανό, αλλά για να δημιουργηθεί και ένα μονωτικό στρώμα ενυδατωμένου αερίου, χρειάζονται περισσότερο από ένα δισεκατομμύριο χρόνια.
Τα αποτελέσματα της προσομοίωσης υποστηρίζουν τη δυνατότητα ενός μακροχρόνιου ωκεανού υγρού νερού ο οποίος υπάρχει κάτω από τη παγωμένη κρούστα της λεκάνης Sputnik Planitia.
Η ομάδα πιστεύει ότι το πιο πιθανό αέριο εντός της υποθετικής μονωτικής στρώσης είναι το Μεθάνιο το οποίο προέρχεται από τον βραχώδη πυρήνα του Πλούτωνα. Η θεωρία αυτή, στην οποία το Μεθάνιο παγιδεύεται ως ένυδρο αέριο, είναι σύμφωνη με την ασυνήθιστη σύνθεση της ατμόσφαιρας του Πλούτωνα - η οποία είναι φτωχή σε Μεθάνιο αλλά πλούσια σε Άζωτο.
Παρόμοια μονωτικά στρώματα ενυδατωμένων αερίων θα μπορούσαν να διατηρήσουν μακρόβιους υπόγειους ωκεανούς και σε άλλα, σχετικά μεγάλα αλλά ελάχιστα θερμαινόμενα παγωμένα φεγγάρια και μακρινά ουράνια αντικείμενα, καταλήγουν οι ερευνητές. "Αυτό θα μπορούσε να σημαίνει ότι υπάρχουν περισσότεροι ωκεανοί στο Σύμπαν από ότι πιστεύαμε προηγουμένως, καθιστώντας την ύπαρξη εξωγήινης ζωής πιο πιθανή", λέει ο Shunichi Kamata του Πανεπιστημίου Hokkaido ο οποίος ηγήθηκε της ομάδας.
Δημοσίευση: Kamata S. et al., “Pluto’s ocean is capped and insulated by gas hydrates. Nature Geosciences,” May 20, 2019; DOI: 10.1038/s41561-019-0369-8
Από: NAOKI NAMBA, HOKKAIDO UNIVERSITY
……………….*………………..
Ενημερωθείτε για θέματα Αστρονομίας και Επιστήμης στις ομάδες μας στο
Facebook:
Και στο blog: Αστρονομία και Επιστήμη
Πηγές υπάρχουν επίσης και στις παραπομπές του κειμένου (οι λέξεις με τα
μπλε ή κόκκινα γράμματα)
Απόδοση στα Ελληνικά : Δημήτρης Γκίκας.
Για διορθώσεις
μετάφρασης ως προς το πρότυπο κείμενο, απορίες, ή συμπληρώματα, γράψτε
μας: gikasd63@hotmail.com η αφήστε μήνυμα inbox στη
Σελίδα:
Επίσης εάν θέλετε να δημοσιευτεί στο μπλόγκ μας κάποια δική σας
εργασία, άρθρο, ή paper σχετικά με την επιστήμη, αποστείλατε τα άρθρα
αυτά συνοδευόμενα απαραίτητα από τη σχετική βιβλιογραφία, και την
σχετική έντυπη άδεια σας για δημοσίευση στο μπλόγκ μας, στη
διεύθυνση: gikasd63@hotmail.com . Η δημοσίευση είναι εντελώς
δωρεάν.
Εάν, κατά την άποψή σας, υπάρχουν επιστημονικά λάθη στο πρότυπο κείμενο η
ομάδα μας δεν μπορεί να παρέμβει και να το αλλάξει χωρίς την συναίνεση του
αρθρογράφου. Για οποιαδήποτε τέτοια αλλαγή επικοινωνήστε με την πηγή του
άρθρου.
Το κείμενο υπόκειται σε επικαιροποίηση αν υπάρξουν έγκυρες διορθώσεις
ή νέα στοιχεία που αφορούν το θέμα του άρθρου.
Για την ομάδα : @Aratosastronomy