وزش باد در پلوتو با تپش «قلب یخی» این سیاره کوتوله

شبیه‌سازی‌های کامپیوتری جدید نشان می‌دهد که تپش «قلب یخی» پلوتو باعث وزش بادی ضعیف در این دنیای دوردست می‌شود.

ماجرای قلب یخی پلوتو در سال ۲۰۱۵ و پس از ملاقات فضاپیمای افق‌های نو (New Horizons) با این سیاره کوتوله آغاز شد. در تصاویر فضاپیمای افق‌های نو منطقه گسترده‌ای در پلوتو مشخص بود که شکلی شبیه به قلب داشت. این منطقه Tombaugh نام گرفت و به صورت غیر رسمی به قلب پلوتو معروف شد. قسمت سمت چپ این منطقه نیز Sputnik Planitia نام گرفت. منطقه‌ای که از یخ نیتروژن پوشیده شده است.

اکنون گروهی از پژوهشگران به سرپرستی Tanguy Bertrand (از مرکز پژوهشی Ames ناسا) با شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای به این نتیجه رسیده‌اند که تغییرات نیتروژن در این منطقه به الگوهای باد در سراسر این سیاره کوتوله ارتباط دارد.

نتایج این پژوهش در ژورنال Geophysical Reaserch منتشر شده است.

وزش باد در دنیایی دوردست

تصاویر و داده‌های فضاپیمای افق‌های نو از پلوتو بارها باعث شگفتی دانشمندان شد. یکی از کشفیات مهم این فضاپیما وجود جو به دور سیاره کوتوله پلوتو بود. پلوتو جوی رقیق دارد که بیشتر آن از نیتروژن تشکیل شده و گازهای دیگری همچون متان و مونوکسید کربن نیز در آن وجود دارد.

هر جا که جوی وجود داشته باشد باد هم وجود خواهد داشت. اما با توجه به جو رقیق پلوتو باد در این سیاره کوتوله احتمالا شدت کمی دارد. با این وجود دانشمندان نشانه‌های وزش باد را در بخش‌هایی از پلوتو مشاهده کرده‌اند.

تصویر فضاپیمای افق‌های نو از جو رقیق این سیاره کوتوله.
Credit: NASA / JHUAPL / SwRI

این که چه چیزی باعث وزش باد در پلوتو می‌شود سوال مهی بود که Bertrand و همکارانش با انجام شبیه‌سازی‌های کامپیوتری پاسخی برای آن یافته‌اند: قلب یخی پلوتو.

تپش قلب یخی پلوتو

پلوتو حدودا هر شش روز یک بار به دور خود می‌چرخد. بیشتر بخش‌های Sputnik Planitia بر اثر چرخش پلوتو به دور خودش شب و روز را تجربه می‌کنند. در طول روز گرمای خورشید باعث تصعید نیتروژن می‌شود و نیتروژن را به صورت مستقیم از حالت جامد به گاز تبدیل می‌کند. با آغاز شب و کاهش دما نیتروژن بار دیگر به یخ تبدیل می‌شود. فرآیندی که Bertrand و تیمش از آن با عنوان ضربان قلب پلوتو یاد می‌کنند.

محور چرخش پلوتو همچون زمین نسبت به مدار این سیاره به دور خورشید انحراف دارد. بنابراین در پلوتو نیز شاهد فصل‌های مختلف هستیم. در حال حاضر بخش‌های شمالی Sputnik Planitia در شرایطی قرار دارند که به صورت پیوسته نور خورشید را دریافت می‌کنند. چیزی شبیه به نواحی قطبی زمین در فصل تابستان. در نتیجه نیتروژن در این مناطق به صورت پیوسته در حال تصعید است. مسئله‌ای که باعث افزایش فشار و وزش باد به سمت نیمکره جنوبی پلوتو می‌شود.

الگوهای سراسری باد در پلوتو

با این که باد در پلوتو از Sputnik Planitia سرچشمه می‌گیرد اما در همین منطقه متوقف نمی‌شود. پس از تبدیل نیتروژن به گاز، نیتروژن به ارتفاعات بالاتری از سطح می‌رسد و در نهایت وارد جریان هوایی می‌شود که چرخش پلوتو به دور خود کنترل‌کننده آن است.

با افزایش ارتفاع گاز نیتروژن سرعت حرکت مولکول‌های نیتروژن کاهش پیدا می‌کند. در نتیجه سرعت حرکت گاز نیتروژن در جو نسبت به سرعت چرخش سیاره به دور خود کمتر می‌شود و باعث می‌شود که جهت وزش باد در این سیاره کوتوله به سمت غرب، یعنی برعکس جهش چرخش پلوتو به دور خود، باشد.

و جالب این جاست که چنین الگویی تا کنون در هیچ کدام از سیارات منظومه شمسی مشاهده نشده است.

Bertrand درباره نقش قلب یخی پلوتو در اقلیم این سیاره کوتوله می‌گوید: «اهمیت Sputnik Planitia در اقلیم پلوتو احتمالا به اندازه اهمیت اقیانوس‌ها در اقلیم زمین است».

عکس کاور: تصویر فضاپیمای افق‌های نو از سیاره کوتوله پلوتو و منطقه معروف به «قلب پلوتو».

Credit: NASA / JHUAPL / SwRI

منبع: Sky & Telescope