پلوتون چه رنگی است؟

پلوتون چه رنگی است؟
زمانی که پلوتون یا پلوتو در سال 1930 توسط کلاید تامبا کشف شد، ستاره‌شناسان باور داشتند، موفق به کشف نهمین و دورترین سیاره منظومه شمسی شده‌اند. در دهه‌های بعد، دانشمندان با استفاده از تلسکوپ‌های زمینی اطلاعات کمی از پلوتون به دست آوردند. در طول این دوره، ستاره شناسان می‌گفتند، رنگ پلوتون قهوه‌ای خاکی است.

اما خوشبختانه در سال‌های اخیر، به لطف مشاهدات بهبود یافته و مأموریت کاوشگر نیوهورایزنز، در نهایت، تصاویر واضحی از شکل ظاهری پلوتون در اختیار دانشمندان قرار گرفته است. علاوه بر ظاهر پلوتون، دانسته‌های ما در مورد ویژگی‌های سطحی، ترکیبات و همچنین اتمسفر شکننده آن‌هم افزایش‌یافته است. به این ترتیب، ما اکنون می‌دانیم، سیاره سابقا نهم منظومه شمسی، دارای رنگ‌های متنوعی است.

عکس فوق که اواسط مهرماه سال گذشته توسط کاوشگر نیوهورایزنز به ثبت رسیده، زیبایی‌ها، شگفتی‌ها و پیچیدگی‌های پلوتون و سیستم قمری‌اش را نشان می‌دهد
عکس فوق که اواسط مهرماه سال گذشته توسط کاوشگر نیوهورایزنز به ثبت رسیده، زیبایی‌ها، شگفتی‌ها و پیچیدگی‌های پلوتون و سیستم قمری‌اش را نشان می‌دهد

ساختار

با چگالی متوسط 1.87 گرم بر سانتی‌متر مکعب، ساختار پلوتون چیز متفاوتی بین گوشته یخی و هسته سنگی است. 98 درصد از سطح پلوتون را یخ‌های نیتروژنی به همراه مقادیر اندکی از ترکیبات متان و مونوکسید کربن تشکیل داده‌اند. دانشمندان همچنین گمان می‌کنند، ساختار داخلی پلوتون هم با مواد سنگی که در هسته متراکمی قرارگرفته‌اند و با گوشته یخی احاطه‌شده‌اند، دارای تمایز است.

قطر هسته پلوتون حدود 1700 کیلومتر برآورد می‌شود که تقریبا برابر با 70 درصد قطر کلی پلوتون است. همچنین به لطف فروپاشی عناصر رادیواکتیو، ممکن است، پلوتو دارای یک لایه اقیانوس زیرسطحی در عمیق بین 100 تا 180 کیلومتری خود باشد.

پلوتون دارای اتمسفر رقیقی متشکل از نیتروژن، متان و مونواکسید کربن است. همچنین سیاره کوتوله بسیار سرد است، به‌طوری که بخشی از اتمسفر منجمد شده و به سطح می‌رسد. میانگین دما در سطح پلوتون 44 کلوین (منفی 229 سانتی‌گراد است که بنا به دوره مداری در نقطه اوج خورشیدی  33 کلوین (منفی 240 سانتی‌گراد) تا در نقطه حضیض 55 کلوین (218 سانتی‌گراد) می‌رسد.

تنها 15دقیقه بعد از رسیدن نیوهورایزنز به نزدیک‌ترین فاصله به پلوتون در تاریخ۱۴ ژوئیه 2015 این کاوشگر تصاویری از کوه‌ها و دشت‌های یخی پلوتو در نزدیکی غروب آفتاب گرفت. در این تصاویر، دشت صافی (در سمت راست تصویر) را می‌بینیم که به‌صورت غیررسمی اسپوتنیک نامیده می‌شود، در جانب غربی این دشت، کوه‌های ناهمواری به ارتفاع 3500 متر متشکل از کوه‌های نورگای(در سمت چپ) و هیلاری را مشاهده می‌کنیم
تنها 15دقیقه بعد از رسیدن نیوهورایزنز به نزدیک‌ترین فاصله به پلوتون در تاریخ۱۴ ژوئیه 2015 این کاوشگر تصاویری از کوه‌ها و دشت‌های یخی پلوتو در نزدیکی غروب آفتاب گرفت. در این تصاویر، دشت صافی (در سمت راست تصویر) را می‌بینیم که به‌صورت غیررسمی اسپوتنیک نامیده می‌شود، در جانب غربی این دشت، کوه‌های ناهمواری به ارتفاع 3500 متر متشکل از کوه‌های نورگای(در سمت چپ) و هیلاری را مشاهده می‌کنیم

ظاهر

ظاهر سطح پلوتون هم بسیار متنوع است و تفاوت‌های بزرگی در میزان روشنایی و رنگ‌های بخش‌های مختلف آن وجود دارد. همچنین سطح پلوتون دارای علائمی از دهانه‌های برخوردی بزرگ است، خصوصا دهانه‌ای در قسمت رو به خورشید سیاره کوتوله که 260 کیلومتر قطر دارد. همچنین ویژگی‌های تکتونیکی از جمله دره‌ها و فرورفتگی‌های دیگری در نواحی از پلوتون دیده می‌شوند که برخی از آن‌ها تا 600 کیلومتر امتداد دارند.

در این نواحی کوه‌هایی دیده می‌شود که قله‌هایشان بین 2 تا 3 کیلومتر از نواحی اطراف بلندتر است. همچون بخش زیادی از سطح پلوتون، این ویژگی‌ها هم عمدتا از یخ‌های نیتروژنی، مونوکسید کربن و متان تشکیل شده‌اند که تصور می‌شود در بالای سنگ بستری از آب یخ شکل گرفته‌اند.

سطح پلوتون با توجه به وجود ترکیباتی به نام تولین دارای رگه‌های تیره و مایل به سرخ است. تولین ها ترکیبات آلی پیچیده‌ای هستند که هنگام تابش اشعه ماوراءبنفش خورشید بر ذرات غبار جوی ایجاد می‌شوند. چنین پدیده‌ای در زمین نادر است، اما در سطح پلوتون به‌وفور روی می‌دهد. قدر ظاهری پلوتون بین 15.1 در نقطه اوج تا 13.65 در نقطه حضیض است. قدر ظاهری، مقدار عددی روشنایی رسیده از اجرام کیهانی به چشم ما است.

 این سیاره کوتوله دارای طیف وسیعی از رنگ‌ها است، ازجمله بخش‌هایی به رنگ‌های سفید، آبی کم رنگ ورگه‌هایی به رنگ زرد و نارنجی و همچنین بخش‌هایی به رنگ سرخ تیره.

به‌طورکلی، ظاهر پلوتون می‌تواند سرخ در نظر گرفته شود، ترکیبی که به آن ظاهری قهوه‌ای و شبیه به زمین می‌دهد. در واقع، قبل از اینکه مأموریت کاوشگر نیوهورایزنز نخستین تصاویر وضوح‌بالا را با مانورهای گذر نزدیک خود از پلوتون به ثبت برساند، ستاره شناسان چنین ظاهری را برای سیاره کوتوله متصور بودند.

این نمای موزاییکی پلوتون با استفاده از تصاویر وضوح‌بالای کاوشگر نیوهورایزنز ناسا طراحی‌شده است
این نمای موزاییکی پلوتون با استفاده از تصاویر وضوح‌بالای کاوشگر نیوهورایزنز ناسا طراحی‌شده است

ویژگی‌های برجسته سطحی

از برجسته‌ترین نقاط پلوتون می‌توان از قلب پلوتون نام برد. ناحیه رجیو تامبا (از روی کاشف سیاره کوتوله کلاید تامبا نام‌گذاری شده)، منطقه بزرگ و روشنی در محور جزر و مدی پلوتون و بزرگ‌ترین قمر آن، شارون واقع‌شده و به جهت شکل متمایز قلب مانندش به این نام مشهور است.

رجیو تامبا حدود 1590 کیلومتر طول دارد و دارای کوه‌هایی به ارتفاع 3400 کیلومتری است که گفته می‌شود از آب یخ تشکیل‌شده‌اند. نبود دهانه‌ها برخوردی نشان می‌دهد، سطح این ناحیه نسبتا جوان (با عمری حدود 100 میلیون سال) است و در دوره‌ای که پلوتون از لحاظ زمین‌شناسی فعال بوده، تأثیر کمی پذیرفته است. ناحیه قلب به دو بخش تقسیم می‌شود که دارای ویژگی‌های متمایز زمین‌شناسی هستند و هر دو ظاهری روشن دارند.

بخش غربی، اسپوتنیک پلانوم نام دارد که دشت وسیعی از یخ‌های نیتروژن و مونوکسید کربن به پهنای 1000 کیلومتر است. اسپوتنیک پلانوم، دقیقا در محور جزر و مدی پلوتون و قمر شارون واقع شده است. اسپوتنیک پلانوم دارای ناهنجاری جرم مثبت (جرم اضافی)، قسمت عجیب سنگینی در پوسته پلوتون است. تصور می‌شود، برخورد سیارک عظیمی منجر به وجود آمدن اسپوتنیک درجایی در نزدیکی قطب شمال پلوتون شده است، اما باگذشت زمان، جرم قلب پلوتون افزایش یافته و منجر به چرخش یافتن کل سیاره شده است.

دشت‌های یخی پلوتون، چیزی که دانشمندان تصور می‌کنند، پدیده همرفت دلیل رخ داد آن باشد. در سطح پلوتو، همرفت می‌تواند درون لایه دی‌اکسید کربن، متان و نیتروژن یخ‌زده موجود در سطح باشد و در اثر اندک گرمای درونی پلوتو رخ دهد
دشت‌های یخی پلوتون، چیزی که دانشمندان تصور می‌کنند، پدیده همرفت دلیل رخ داد آن باشد. در سطح پلوتو، همرفت می‌تواند درون لایه دی‌اکسید کربن، متان و نیتروژن یخ‌زده موجود در سطح باشد و در اثر اندک گرمای درونی پلوتو رخ دهد

یک احتمال این است که پس از تشکیل این دهانه، سطح آن بالا آماده و آب موجود در اعماق پلوتون را به بالا برده باشد. (مطالعات دیگر نشان داده‌اند، لایه بسیار عمیق مایعی در پلوتو وجود دارد که توسط هسته سنگی گرم نگه داشته می‌شود.)، از آنجا که آب از یخ چگال تر است، این امکان‌پذیر است که اسپوتنیک پلانوم نسبت به محیط اطراف خود داری جرم بیشتری باشد.

اسپوتنیک پلانوم همچنین دارای بخش‌های چندوجهی مرموزی است که تصور می‌شود، بر اثر پدیده همرفت به وجود آمده باشند. پدیده همرفت می‌تواند درون لایه‌های دی‌اکسید کربن، متان و نیتروژن یخ زده موجود در سطح باشد و در اثر اندک گرمای درونی پلوتون رخ دهد. همچنین ناحیه اسپاتنیک پلانوم مشخصا جوان (عمری کمتر از 10 میلیون سال) است که به توجه به نبود دهانه‌های برخوردی در این ناحیه قابل تشخیص است.

پس از این ناحیه، ناحیه بزرگی در سیاره کوتوله وجود دارد که کوتولو رجیو یا ناحیه دم نهنگ نام دارد. نام‌گذاری این ناحیه به دلیل شکل متمایز این ناحیه بوده که در امتداد خط استوا واقع‌شده و بزرگ‌ترین ویژگی تیره سطح پلوتون را با طولی بیش از2990 کیلومتر شکل داده است. تصور می‌شود، رنگ تیره این بخش ناشی از تولین باشد، ترکیبی که احتمالا در پلوتون به وفور یافت می شود.

بعد از این نواحی پنجه بوکس، در سمت تاریک خط استوا قرار دارند. این ویژگی‌ها حدود 480 متر قطر دارند و در امتداد خط استوا و بین ناحیه قلب و دم نهنگ واقع شده‌اند.

در عکسی که مشاهده می‌کنید، کاوشگر نیوهورایزنز نمای خارق‌العاده و نزدیکی از سطح پلوتو را نشان می‌دهد که در آن یکی از دشت‌های پر چاله‌ پلوتون به کوهستانی بلند رسیده است. در این عکس کوهستان‌های "کرون ماکولا"دیده می‌شود که حدود ۲٫۵ کیلومتر ارتفاع دارند. این رگه‌های مایل به سرخ، از ترکیب‌های پیچیده‌ای به نام تولین پوشیده شده‌اند
در عکسی که مشاهده می‌کنید، کاوشگر نیوهورایزنز نمای خارق‌العاده و نزدیکی از سطح پلوتو را نشان می‌دهد که در آن یکی از دشت‌های پر چاله‌ پلوتون به کوهستانی بلند رسیده است. در این عکس کوهستان‌های “کرون ماکولا”دیده می‌شود که حدود ۲٫۵ کیلومتر ارتفاع دارند. این رگه‌های مایل به سرخ، از ترکیب‌های پیچیده‌ای به نام تولین پوشیده شده‌اند

مأموریت کاوشگر نیوهورایزنز

مأموریت کاوشگر نیوهورایزنز 19 ژانویه 2006 از پایگاه هوایی کیپ کاناورال در فلوریدا به فضا پرتاب شد. نیوهورایزنز پس از دریافت کمک گرانشی از سیاره مشتری در فوریه 2007، تابستان 2015 به مدار سیاره کوتوله پلوتون رسید. با رسیدن کاوشگر به موقعیت مداری خود در اطراف پلوتون، نیوهورایزنز، مانور گذر نزدیک شش ماهه‌ای را برای مطالعه پلوتون و سیستم قمری آن ترتیب داد و در تاریخ 15 ژانویه 2015 به نزدیک‌ترین فاصله خود به سیاره کوتوله رسید.

نخستین تصاویر که کاوشگر نیوهورایزنز از پلوتون به ثبت رساند، در 21 سپتامبر سال 2006 زمانی که کاوشگر ابزار تصویربرداری شناسایی دوربرد تلسکوپی (LORRI) خود را مورد آزمایش قرار می‌داد، به ثبت رسیدند. در آن زمان، کاوشگر هنوز در فاصله حدود 4.2 میلیارد کیلومتری و یا 28 واحد نجومی نسبت به سطح پلوتون قرار داشت. یک واحد نجومی برابر با فاصله بین خورشید و زمین است.

بین 19تا 24 ژوئیه سال 2014، کاوشگر نیوهورایزنز، 12 عکس از قمر شارون  با محوریت پلوتون به ثبت رساند که فواصلی بین 429 تا 422 میلیون کیلومتر را پوشش می‌داد. پس از یک خواب زمستانی کوتاه، نیوهورایزنز، 7 دسامبر 2014 دوباره راه‌اندازی شد و در 4 ژانویه 2015 مانورهای ملاقات دور خود را آغاز کرد.

نیوهورایزنز در نزدیک‌ترین فاصله‌اش روز 14 ژوئیه 4 سال 2015 به فاصله 12.500 کیلومتری سطح سیاره کوتوله رسید. سه روز پیش از رسیدن کاوشگر به نزدیک فاصله‌اش از پلوتون، ابزار تصویربرداری دوربرد آن تصاویری از پلوتون و قمر شارون به ثبت رساند که ناحیه‌ای 40 کیلومتری را پوشش می‌داد و امکان نقشه‌برداری از این نواحی را برای دانشمندان فراهم می‌کرد.

همچنین در این مدت، تصویربرداری نزدیک برد دو بار در روز انجام می‌شد تا امکان مشاهده تغییرات سطحی پلوتون وجود داشته باشد. کاوشگر نیوهورایزنز همچنین با استفاده از مجموعه ابزارهای علمی خود، اتمسفر پلوتون را مورد تجزیه‌وتحلیل قرار داده است.

 این ابزارهای علمی شامل، طیف‌سنج تصویربرداری ماوراءبنفش (آلیس) و آزمایش‌های علمی رادیویی (REX) هستند که نیوهورایزنز از آن‌ها برای تجزیه‌وتحلیل ترکیب و ساختار اتمسفر پلوتون بهره می‌برد. ابزارهای باد خورشیدی اطراف پلوتون (SWAP) و طیف‌سنج بررسی علمی ذرات پرانرژی پلوتون(PEPSSI) هم تعامل اتمسفر پلوتون را با بادهای خورشیدی موردبررسی قرار می‌دهند.

تمام این اطلاعات به کمک ستاره شناسان آمده تا نخستین نقشه دقیق از سطح پلوتون را ترسیم کنند و همچنین منجر به کشفیات متعددی از ساختار، ترکیب و فعالیت‌های سطحی پلوتون شده است. مأموریت نیوهورایزنز همچنین نخستین تصاویر واقعی از ظاهر پلوتون را به ثبت رسانده که رنگ‌های واقعی سیاره کوتوله، ناحیه قلب و بسیاری از ویژگی‌های برجسته سطح آن را آشکار کرده است.

تصویری که مشاهده می‌کنید، نقشه رنگی دقیقِ موزاییکی از پلوتون است که حاصل مجموعه‌ای از عکس‌های سه فیلتر رنگی گرفته شده توسط دوربین رالف / چند طیفی دوربین ویژوال تصویربرداری فضاپیما (MVIC)، فضاپیمای نیوهورایزنز ناسا است. نیوهورایزنز این عکس را در گذر نزدیک خود که در ژوئیه ۲۰۱۵ بر فراز سیاره یخ ‎زده پلوتو انجام داده بود، به ثبت رسانده است. این عکس موزاییک که از رزولوشن بسیار بالایی برخوردار است، بزرگی الگوهای رنگی نیم‌کره‌ای از سیاره کوتوله پلوتون که در نقطه مشاهده نیوهورایزنز بود را نشان می‌دهد. نواحی استوایی در شمال پلوتون، تقریبا نیمی از نواحی تیره سرخ رنگ سیاره کوتوله را در برگرفته‌اند و تپه‌های یخی عظیم پلوتون، اسپوتنیک پلانیوم هم در مرکز عکس به خوبی نمایان هستند
تصویری که مشاهده می‌کنید، نقشه رنگی دقیقِ موزاییکی از پلوتون است که حاصل مجموعه‌ای از عکس‌های سه فیلتر رنگی گرفته شده توسط دوربین رالف / چند طیفی دوربین ویژوال تصویربرداری فضاپیما (MVIC)، فضاپیمای نیوهورایزنز ناسا است. نیوهورایزنز این عکس را در گذر نزدیک خود که در ژوئیه ۲۰۱۵ بر فراز سیاره یخ ‎زده پلوتو انجام داده بود، به ثبت رسانده است. این عکس موزاییک که از رزولوشن بسیار بالایی برخوردار است، بزرگی الگوهای رنگی نیم‌کره‌ای از سیاره کوتوله پلوتون که در نقطه مشاهده نیوهورایزنز بود را نشان می‌دهد. نواحی استوایی در شمال پلوتون، تقریبا نیمی از نواحی تیره سرخ رنگ سیاره کوتوله را در برگرفته‌اند و تپه‌های یخی عظیم پلوتون، اسپوتنیک پلانیوم هم در مرکز عکس به خوبی نمایان هستند

سیاره یا سیاره کوتوله؟

دانشمندان تیم مأموریت نیوهورایزنز اعلام کرده‌اند، می‌خواهند، تعریف سیارات را دوباره مورد بازبینی قرار دهند. این دانشمندان می‌خواهند نگرش‌ها نسبت به پلوتون (به‌عنوان سیاره‌ای کامل) را تغییر دهند. آلن استرن، محقق ارشد مأموریت پلوتون ناسا به همراه تیمش می‌خواهند، مفهوم سیارات را به‌کلی دگرگون کنند.

بر اساس طرح پیشنهادی این محققان تعریف سیاره: “شامل هرگونه جرم زیر ستاره‌ای باشد که هرگز در معرض فیوژن (همجوشی) هسته قرار نگرفته و دارای گرانش کافی است که به شکل کروی در آمده باشد و دارای محوری بیضوی با پارامترهای مداری باشد.”

  به عبارت ساده تر این محققان می‌خواهند، سیارات شامل همه اجرام کیهانی کروی کوچک‌تر از ستارگان باشند.

بنابراین با تعریف جدید، پلوتون دوباره به‌عنوان یک سیاره محسوب خواهد شد. درواقع در هنگام کشف پلوتون در سال 1930، این سیاره کوتوله (و یا به تعبیر جدید سیاره کوتوله) به‌عنوان نهمین سیاره منظومه شمسی به‌حساب می‌آمد؛ اما در حال حاضر بنا بر تعریف جدید انجمن بین‌المللی اخترشناسی پلوتون به‌عنوان یک سیاره کوتوله به حساب می‌آید. چیزی که همیشه موضوع مناقشه جوامع علمی و ستاره شناسان بوده است.

بر اساس تعریف کنونی انجمن بین‌المللی اخترشناسی، یک جرم کیهانی باوجود دارا بودن شرایط فوق به عنوان یک سیاره به حساب می‌آید: 1) جرمی در مدار خورشید باشد.2) دارای جرم کافی و گرانشی باشد که بر نیروی وارده ناشی از اجرام کیهانی دیگر غلبه کند و دارای تعادل هیدرواستاتیکی باشد و نسبتا به شکل کروی در آمده باشد. 3) دارای پاک‌سازی همسایگی باشد، یعنی اجرام کیهانی نزدیکش هم در مدار این جرم قرار بگیرند.

با تعریف جدید، پلوتون دوباره به‌عنوان یک سیاره محسوب خواهد شد
با تعریف جدید، پلوتون دوباره به‌عنوان یک سیاره محسوب خواهد شد

پلوتون در این زمینه همیشه مورد شبه دانشمندان بوده، چراکه مشخص نبوده، شهاب‌سنگ‌ها و دنبال دارها در مدار پلوتون قرار دارند. علاوه بر این، پلوتون تنها دو برابر قمر خود، شارون اندازه دارد. اما استرن و همکارانش می‌گویند، تعریف کنونی از لحاظ فنی ناقص است.

 استرن در این مورد می‌گوید: “نخست اینکه این تعریف تنها شامل اجرامی است که به دور خورشید ما گردش می‌کنند و شامل اجرامی نمی‌شود که در مدار دیگر ستارگان و یا در کهکشان‌ها آزادانه (سیارات سرگردان) گردش می‌کنند. دوم اینکه، این تعریف نیاز به پاک‌سازی همسایگی دارد، چراکه هیچ سیاره‌ای در منظومه شمسی ما نمی‌تواند دارای چنین شرایطی باشد، چراکه اجرام کوچک جدید، به‌طور مداوم از مدار سیارات دیگر عبور می‌کنند. همچون اجرام نزدیک زمین (اجرام کیهانی که مدار آن‌ها از نزدیکی مدار زمین می‌گذرد. بیشتر آن‌ها دنباله‌دارها یا سیارک‌هایی هستند که تحت تأثیر گرانش خورشید و دیگر سیارات به همسایگی زمین می‌رسند.) و نهایتا اینکه، پاک‌سازی مداری هم نیاز به محاسباتی ریاضیاتی دارد که وابسته به فاصله و اجرام بزرگ‌تری در پاک‌سازی همسایگی است. به‌عنوان‌مثال، حتی جرم کیهانی به‌اندازه زمین در کمربند کویپر ممکن است، مدارش را پاک‌سازی نکرده است.”

.

منبع: universetoday



ارسال نظر