آناتک بررسی کرد
در گفتوگو با آناتک بررسی شد
چرا در نزدیک‌ترین سیاره به خورشید یخ وجود دارد
به گزارش خبرگزاری آنا؛ اگر از فاصله نزدیک به سطح عطارد نگاه کنیم، تصور اینکه جایی در این سیاره بتواند یخ آب را در خود نگه دارد، دشوار به نظر می‌رسد. عطارد نزدیک‌ترین سیاره به خورشید است و نور خورشید در آن بسیار شدیدتر از زمین به سطح می‌تابد. با این حال، بررسی‌های راداری و داده‌های فضاپیما‌ها نشان داده‌اند که این سیاره برخلاف تصور اولیه، میزبان ذخایری از یخ آب است.
این مسئله یک پرسش جالب را پیش می‌کشد: آب چگونه در سیاره‌ای که سطح آن می‌تواند تا صد‌ها درجه گرم شود، منجمد باقی می‌ماند؟ پاسخ را باید نه در مناطق روشن و آفتاب‌گیر، بلکه در اعماق دهانه‌هایی جست‌و‌جو کرد که نور خورشید هرگز به کف آنها نمی‌رسد.
عطارد؛ سیاره‌ای با دمایی از دو انتهای طیف
عطارد کوچک‌ترین سیاره منظومه شمسی و نزدیک‌ترین آنها به خورشید است. این سیاره به‌طور متوسط حدود ۵۸ میلیون کیلومتر از خورشید فاصله دارد؛ یعنی فاصله آن از خورشید تقریبا ۴۰ درصد فاصله زمین تا این ستاره است. با چنین موقعیتی، انتظار می‌رود سطح آن همواره بسیار داغ باشد، اما واقعیت کمی پیچیده‌تر است.
بر اساس اطلاعات منتشرشده در بخش علوم سیاره‌ای ناسا، دمای سطح عطارد در طول روز می‌تواند به حدود ۴۳۰ درجه سانتی‌گراد برسد. با این حال، همین سطح در شب ممکن است تا منفی ۱۸۰ درجه سانتی‌گراد سرد شود.
علت این اختلاف دمای شدید، نداشتن جو متراکم است. عطارد برخلاف زمین، پوشش جوی مناسبی ندارد که بتواند گرمای دریافت‌شده از خورشید را در سطح سیاره نگه دارد و آن را در مناطق مختلف توزیع کند. این سیاره در واقع لایه‌ای بسیار رقیق از گاز‌ها و اتم‌ها به نام اگزوسفر یا برون‌سپهر دارد، اما این لایه توانایی یک جو متراکم را برای تنظیم دما ندارد.
نکته جالب دیگر اینکه عطارد با وجود نزدیکی به خورشید، داغ‌ترین سیاره منظومه شمسی نیست. این عنوان به زهره تعلق دارد؛ سیاره‌ای که جو بسیار متراکم آن گرما را در خود حبس می‌کند.
اما اختلاف دمای شب و روز تنها بخشی از ماجراست. در نزدیکی قطب‌های عطارد، مناطقی وجود دارند که شرایطشان با بخش‌های دیگر سیاره تفاوت اساسی دارد.
دهانه‌هایی که خورشید هرگز به آنها نمی‌تابد
یکی از ویژگی‌های مهم عطارد، انحراف بسیار کم محور چرخش آن است. محور این سیاره فقط حدود ۲ درجه نسبت به صفحه مدارش انحراف دارد؛ به همین دلیل، برخلاف زمین که به دلیل انحراف محور خود فصل‌های مشخصی را تجربه می‌کند، در عطارد تغییرات فصلی معمول و مشابه زمین وجود ندارد. البته بیضوی بودن مدار عطارد و تغییر فاصله آن از خورشید در طول گردش، می‌تواند بر میزان انرژی دریافتی و دمای سطح آن اثر بگذارد.
این وضعیت در کنار شکل دهانه‌های برخوردی نزدیک قطب‌های عطارد، شرایط متفاوتی در بخش‌هایی از سطح این سیاره ایجاد کرده است. برخی دهانه‌ها به اندازه‌ای عمیق‌اند که دیواره‌های آنها مانع رسیدن نور مستقیم خورشید به کف دهانه می‌شود. در نتیجه، بخش‌هایی از این مناطق برای مدت‌های بسیار طولانی در تاریکی باقی می‌مانند.
دمای این نواحی می‌تواند به اندازه‌ای پایین باشد که یخ آب در آنها پایدار بماند. دانشمندان به چنین مناطقی «تله سرد» می‌گویند؛ مکان‌هایی که مواد فرار مانند آب پس از رسیدن به آنها منجمد می‌شوند و امکان باقی ماندن طولانی‌مدت پیدا می‌کنند.
این موضوع از آن جهت اهمیت دارد که عطارد جو متراکم و محافظی ندارد. بنابراین، اگر یخ در معرض تابش مستقیم خورشید قرار بگیرد، می‌تواند مستقیماً از حالت جامد به بخار تبدیل شود؛ فرایندی که «تصعید» نام دارد. بخار آب نیز در محیط کم‌فشار عطارد می‌تواند به فضا بگریزد. در نتیجه، دور ماندن از تابش مستقیم خورشید و قرار گرفتن در محیطی به‌اندازه کافی سرد، از شرایط ضروری برای حفظ یخ در این سیاره است.
دانشمندان چگونه یخ را در عطارد پیدا کردند؟
پیش از آنکه فضاپیمایی به مدار عطارد برسد، نشانه‌هایی از وجود یخ در این سیاره از روی زمین شناسایی شده بود.
در اوایل دهه ۱۹۹۰، اخترشناسان با استفاده از رادار‌های زمینی، قطب‌های شمالی و جنوبی عطارد را بررسی کردند. آنها متوجه شدند بخش‌هایی از این مناطق امواج راداری را به شکل غیرمعمولی بازتاب می‌دهند. این نقاط از نظر بازتاب راداری با بخش‌های معمولی سطح سیاره تفاوت داشتند و برخی از آنها با دهانه‌های نزدیک قطب‌ها هم‌مکان بودند.
این ویژگی توجه دانشمندان را جلب کرد، زیرا یخ آب می‌تواند بازتاب راداری نسبتا قوی و الگوی خاصی از بازتاب امواج ایجاد کند. البته در آن زمان، این مشاهدات به‌تنهایی اثبات قطعی وجود یخ نبودند و احتمال وجود مواد دیگری با ویژگی‌های راداری مشابه نیز مطرح بود.
مرکز ملی داده‌های علوم فضایی ناسا در توضیح این پژوهش‌ها به شناسایی حدود ۲۰ ناحیه با بازتاب راداری غیرمعمول در نزدیکی قطب‌های عطارد اشاره کرده است. این مشاهدات، فرضیه وجود یخ در دهانه‌های سایه‌دار را تقویت کردند.
اما برای بررسی دقیق‌تر، دانشمندان به اطلاعاتی فراتر از مشاهدات زمینی نیاز داشتند.
مأموریت مسنجر؛ شواهد از مدار عطارد
فضاپیمای مسنجر که در سال ۲۰۰۴ به فضا پرتاب شده بود، در ۱۷ مارس ۲۰۱۱ وارد مدار عطارد شد و فرصت بررسی دقیق‌تر این سیاره را فراهم کرد. این مأموریت با استفاده از ابزار‌های مختلف، اطلاعاتی درباره ترکیب سطح و شرایط مناطق قطبی به دست آورد.
نتایج سه پژوهش منتشرشده در ۲۹ نوامبر ۲۰۱۲ در مجله علمی ساینس، شواهد مهمی از وجود یخ آب در قطب‌های عطارد ارائه کرد. پژوهشگران با استفاده از طیف‌سنج نوترونی، غلظت هیدروژن را در مناطق قطبی بررسی کردند. ارتفاع‌سنج لیزری فضاپیما نیز میزان بازتاب نور از رسوبات این مناطق را اندازه گرفت. در کنار این داده‌ها، مدل‌سازی دمای سطح و زیرسطح عطارد با استفاده از اطلاعات ارتفاعی، نشان داد برخی نواحی قطبی به‌اندازه کافی سرد هستند که یخ آب بتواند در آنها باقی بماند.
ترکیب این سه دسته شواهد نشان داد یخ آب بخش اصلی رسوبات قطبی شمالی عطارد را تشکیل می‌دهد؛ بخشی از آن روی سطح قرار دارد و بخشی دیگر زیر لایه‌ای از مواد تیره مدفون شده است.
آب چگونه به عطارد رسیده است؟
پیدا کردن یخ در عطارد تنها بخشی از معماست. پرسش بعدی این است که این آب از کجا آمده است؟
یکی از توضیحات مطرح‌شده، برخورد دنباله‌دار‌ها و سیارک‌های غنی از مواد فرار، از جمله آب، با سطح عطارد است. چنین اجرامی در طول تاریخ منظومه شمسی با سیاره‌ها برخورد کرده‌اند. برخورد اجرامی که حاوی یخ بودند، احتمالا بخشی از آب را در قالب بخار یا مولکول‌های آزادشده وارد محیط عطارد کرده است.
احتمال دیگر این است که بخشی از آب از درون خود عطارد به سطح آن راه یافته باشد. در این فرایند، مواد فرار موجود در بخش‌های داخلی سیاره آزاد می‌شوند و به سطح می‌رسند. با این حال، نقش این سازوکار در تأمین آب عطارد هنوز مشخص نیست و پژوهشگران آن را یکی از احتمال‌های مطرح‌شده می‌دانند.
پس از آزاد شدن، مولکول‌های آب می‌توانند در محیط سطحی عطارد جابه‌جا شوند. برخی از آنها ممکن است سرانجام به مناطق قطبی برسند و در دهانه‌های بسیار سرد به دام بیفتند. این مناطق که به آنها تله سرد گفته می‌شود، امکان انجماد و حفظ آب را فراهم می‌کنند.
همه سایه‌ها میزبان یخ نیستند
با وجود اهمیت سایه‌های دائمی در حفظ یخ آب، بررسی‌های دانشمندان نشان می‌دهد همه مناطق تاریک و سرد عطارد الزاما میزبان ذخایر یخ نیستند. این موضوع در پژوهشی که در سال ۲۰۱۸ در مجله علمی «ژئوفیزیکال ریسرچ لترز» منتشر شد، مورد توجه قرار گرفت.
پژوهشگران در مطالعه‌ای که سال ۲۰۱۸ در مجله علمی «ژورنال آو ژئوفیزیکال ریسرچ: پلنتس» منتشر شد، دریافتند حدود نیمی از مناطق دائما سایه‌دار در قطب‌های عطارد، نشانه‌های راداری مرتبط با یخ آب را ندارند؛ حتی برخی از این مناطق از نظر دمایی شرایط مناسبی برای حفظ یخ دارند. این یافته نشان می‌دهد سرد و تاریک بودن یک منطقه به‌تنهایی برای توضیح وجود ذخایر یخ کافی نیست و چگونگی رسیدن آب به این نواحی نیز اهمیت دارد
هنوز مشخص نیست آب موجود در قطب‌های عطارد دقیقاً چه زمانی و از چه راهی به این سیاره رسیده است. برخورد دنباله‌دار‌ها و سیارک‌های غنی از آب، آزاد شدن مواد فرار از درون سیاره و حتی برهم‌کنش سطح عطارد با باد خورشیدی از جمله احتمال‌هایی هستند که در پژوهش‌های علمی مطرح شده‌اند. شناخت منشأ این ذخایر می‌تواند به دانشمندان کمک کند تاریخچه انتقال و حفظ آب در بخش‌های درونی منظومه شمسی را بهتر درک کنند.
انتهای پیام/
