راز اقیانوس مدفون پلوتو چیست؟

آب و مایعات موجود در منظومه‌ی شمسی، فراتر از حد تصور است و احتمال وجود آب مایع حتی در نقاط دوردست کمربند کویپر هم وجود دارد. برای مثال، احتمال وجود اقیانوس مایع زیر پوشش یخ نیتروژنی پلوتو وجود دارد. باتوجه‌به این شواهد، احتمال وجود اقیانوس‌های مدفون در سیاره‌های فراخورشیدی هم فراوان است. درابتدا، تصور می‌شد دمای لازم برای حفظ حالت مایع در سطح پلوتو باید بسیار زیاد باشد؛ اما به‌عقیده‌ی ستاره‌شناسان ژاپنی، احتمالا لایه‌ی عایق گازی مانع از انجماد اقیانوس زیر سطح پلوتو شده است. این مشاهده به حل ناهنجاری جاذبه‌ای کمک می‌کند که کاوشگر نیوهورایزنز در صفحه‌ی اسپوتنیک پلانیتیا کشف کرده است. شونیچی کاماتا، از دانشگاه هوکایدوی ژاپن، دراین‌باره می‌گوید:

احتمالا اقیانوس‌های زیادی به‌همین‌شکل در سراسر جهان وجود دارد؛ ازاین‌رو، احتمال وجود حیات فرازمینی افزایش پیدا می‌کند.

تصویر نمایی از صفحه‌ی یخ نیتروژن اسپوتنیک پلانیتیا که فضاپیمای نیوهورایزنر ناسا در ژوئیه‌ی‌۲۰۱۵ ثبت کرده است.

قلب پلوتو راهنمایی برای اقیانوس مدفون

اقیانوس زیر سطح پلوتو در موقعیت مکانی اسپوتنیک پلانیتیا کشف شد. این منطقه صفحه‌ای پوشیده از یخ نیتروژن به وسعت هزار کیلومتر است که منطقه‌ی معروف به «قلب پلوتو» را تشکیل می‌دهد. براساس مشاهدات کاوشگر نیوهورایزنز ناسا، صفحه‌ی اسپوتنیک پلانیتیا هم‌تراز با محور کشندی پلوتو است (خطی که کشش گرانشی شارون، قمر پلوتون، در قوی‌ترین حالت خود قرار دارد). به عقیده‌ی دانشمندان، محور پلوتو به‌دلیل جرم زیاد متراکم در سطح اسپوتنیک پلانیتیا و اطراف آن به‌سمت این صفحه قرار گرفته است.

این جرم زیاد احتمالا ناشی از یخ نیتروژنی روی صفحه و آب مدفون در اقیانوس زیر سطح پلوتو است. براساس پژوهش‌های گذشته، آب اقیانوس‌ها احتمال از اعماق پلوتو سرچشمه می‌گیرد که به‌دلیل برخورد دنباله‌دار به پوسته‌ی سیاره رسیده است.

به‌کمک اقیانوس زیر سطح پلوتو، حتی می‌توان ویژگی‌های تکتونیکی یا زمین‌ساختی این سیاره را هم توصیف کرد؛ اما اقیانوس مدفون پلوتو چگونه طی بیش از ۴.۶ میلیارد سال تاریخچه‌ی منظومه‌ی شمسی، شکل مایع خود را حفظ کرده است. گفتنی است سیاره‌ی کوتوله‌ی پلوتو مثل غول‌های گازی با ابر غول‌آسایی از گاز احاطه نشده است؛ بنابراین، قدرت نیروهای کشندی وارد بر آن به‌اندازه‌ی نیروهای کشندی وارد بر قمر اروپای مشتری یا قمر انسلادوس زحل نیست (هر دو قمر از اقیانوس‌های زیرسطحی برخوردار هستند). پژوهشگران معتقدند:

پلوتو برای حفظ اقیانوس مایع به گرمای داخلی نیازدارد. افزون‌براین، این سیاره‌ی کوتوله برای حفظ پوسته‌ی یخی باید سرد باشد؛ اما وجود لایه‌ای نازک از هیدرات کلاترات (هیدرات گازی) در قسمت کف پوسته‌ی یخی می‌تواند دلیل بقای اقیانوس مایع باشد.

براساس پژوهش‌ها، لایه‌‌ی عایق هیدرات گازی (جامد یخ‌مانندی متشکل از گازهای به‌دام‌افتاده در قفس‌های آب مولکولی) می‌تواند عامل اصلی وجود اقیانوس مایع در زیر سطح پلوتو باشد. پژوهشگران با درنظرگرفتن شروع تکامل پلوتو از ۴.۶ میلیارد سال پیش، آن را در دو حالت وجود لایه‌ی گازی و نبود آن زیر پوسته‌ی یخی پلانیتیا شبیه‌سازی کردند.

آن‌ها به مدل‌سازی تکامل حرارتی پلوتو پرداختند و زمان لازم برای انجماد اقیانوس‌های زیر سطح و تشکیل لایه‌ی یکپارچه‌ای از یخ را محاسبه کردند. براساس این مشاهده‌ها، درصورت نبود لایه‌ی گازی، اقیانوس باید ۸۰۰ میلیون سال پیش (مصادف با ظهور اولین جانداران در زمین) منجمد می‌شد.

احتمالا لایه‌ای گازی از انجماد اقیانوس زیر سطح پلوتو مانع شده است

در شبیه‌سازی همراه‌با هیدرات گازی، نتیجه‌ی متفاوتی به‌دست آمد. درصورت وجود عایق گازی، اقیانوس به‌سختی منجمد می‌شود. برای مثال، برای تشکیل لایه‌ی یکپارچه‌ی یخی در حالت عادی، ۱۰۰ میلیون سال لازم است؛ ولی درصورت وجود لایه‌ی هیدرات گازی، سرعت انجماد به بیش از یک‌میلیارد سال خواهد رسید.

اگرچه بخش زیادی از یخ سطح اسپوتنیک پلانیتیا از نیتروژن تشکیل شده است، محتمل‌ترین گاز تشکیل‌دهنده‌ی این لایه «متان» است که از هسته‌ی سنگی پلوتو سرچشمه گرفته است. به‌عقیده‌ی پژوهشگران، لایه‌ی هیدرات کلاترات به‌صورت عایق گرمایی عمل می‌کند و با جلوگیری از انجماد کامل اقیانوس، پوشش یخی سطح آن را نیز یکپارچه و ثابت نگه‌ می‌دارد.

شبیه‌سازی‌ها نه‌تنها مشاهدات نیوهورایزنز و احتمال اقیانوس مایع در زیر سطح پلوتو را تأیید می‌کنند؛ بلکه نشان می‌دهند چگونه اقیانوس مایع می‌تواند زیر سطح منجمد‌ترین سیاره‌ها و سیاره‌های کوتوله دوام بیاورد؛ بنابراین، آب موجود در جهان فراتر از حد تصور است.