شنبه 9 ثور|اردیبهشت 1396 برابر با 29 اپریل 2017

بیش از 100 کیلومتر آب زیر سطح پلوتو



 18 عقرب|آبان 1395

یونس بخشی اخترشناس  

زیباترین تصویر از سطح پلوتو که سفینۀ افق‌های نوین در سال 2015 گرفته است.

در مقاله‌یی جداگانه نوشته بودیم «آب در سراسر منظومۀ شمسی هست، اما نه برای نوشیدن»، و برای جست‌وجوی حیات -از نوعی که می‌شناسیم- آب حرف نخست را می‌زند. هر قدر آب در سیارات و اقمار منظومۀ شمسی کشف شود، شانس ما برای یافتن نوعی از حیات بالا می‌رود. از سوی دیگر با کشف آب در مرزهای بیرونیِ منظومۀ شمسی؛ جایی‌که خورشید گرمایی ندارد، می‌تواند اهمیت کمربند حیات به دور ستاره‌ها را –جا‌یی‌که آب به‌ شکل مایع وجود دارد- در جست‌وجو برای حیات کم اهمیت کند.

این بار نخست نیست که در زیر سطح اقمار و سیارات بیرونیِ منظومۀ شمسی، آب مایع کشف می‌شود. حالا پس از بررسی و تحلیل تصاویر گرفته شده توسط سفینۀ فضاییِ «افق‌های نوین» از پلوتو که جولای 2015 از کنار پلوتو گذشت، مشخص شده که زیر سطح یخیِ پلوتو اقیانوسی از آب مایع جاری‌ست. اما در نخست کمی در مورد خود پلوتو که دیگر سیاره نیست و در فهرست سیارات پلوتویی یا کوتوله قرار دارد، بدانیم.

ماجرای پلوتو بسیار جالب و پر از فرازونشیب است. این دنیای کوچک در مرزهای تاریکِ منظومۀ شمسی ـ‌در منطقه‌یی به نام کمربند کویپر- برای نخستین بار پس از حدود 20 سال رصد توسط «کلاید تومبا» در سال 1930 کشف شد و در همان آغاز به عنوان نهمین سیارۀ منظومۀ شمسی شناخته شد. ابتدا تنها یک قمر- کارن- به دور این دنیایِ یخیِ کوچک کشف شده بود. پلوتو به حدی از خورشید دور است که نور خورشید پس از 5 ساعت به سطح آن می‌رسد. به علت دوری زیادش از خورشید، جامعۀ اخترشناسی در همان آغاز نام این سیاره را پلوتو (خدای دنیای زیرین یا دنیای تاریک در اساطیر رومی) گذاشتند. بعدها، در سال 2003 تلسکوپ فضایی هابل تصویر واضح‌تری از پلوتو تهیه کرد که فقط به میزان چهار پیکسل بود و اصلاً ویژه‌گی‌های سطح پلوتو بر اساس آن قابل تفکیک نبود. در همان زمان 4 قمر دیگر نیز به دور پلوتو کشف شد که حالا تعداد اقمار آن به پنج می‌رسد. بعدتر در سال 2006 اتحادیۀ بین‌المللی اخترشناسی‌ ـ نهاد مسؤول در نام‌گذاری اجرام آسمانی ـ پلوتو را از فهرست سیارات منظومۀ شمسی خارج و شامل فهرست جدیدی از سیارات فرانپتونی یا سیارات کوتوله کرد. این تصمیم به این خاطر بود که پلوتو در قالب تعریف جدیدی که از سیاره داریم، نمی‌گنجد. بر اساس تعریف اتحادیۀ بین‌المللی اخترشناسی، یک سیاره باید سه ویژه‌گی داشته باشد:

الف. باید به دور خورشید در یک مدار در گردش باشد.

ب. باید جرم یا مواد کافی داشته و تعادل هیدرواستاتیک را حفظ کرده باشد؛ به زبان ساده‌تر نیروی گرانش و نیروی فشار گرادیان- فشار به بیرون- با هم در تعادل باشند. یک مثال دیگر، نیروی جاذبۀ زمین و فشار گرادیان در اتموسفیر سبب شده تا پوشش گازی به دور زمین- اتموسفیر- ثابت بماند و بر سطح زمین سقوط نکند؛ پلوتو این ویژه‌گی را دارد.

ت. در زمان گردش به دور خورشید باید مدار خود را از وجود اجرام سرگردان- سیارک‌ها و خرده شهاب سنگ‌ها- پاک کرده باشد.

این بخش پلوتو به نام «صفحۀ اسپوتنیک» که شبیه مواد مذاب سردشدۀ فضایی‌ست، در جریانی به نام هم‌رفت مدام در حال تغییر است.

پلوتو در اجرای شرط سوم ناکام شد؛ زیرا با گذشت بیش از 4.5 میلیارد سال از شکل‌گیری سیارات، در مدار پلوتو اجرام کوچک و بزرگ به حدی پراکنده‌اند که جرمِ همۀ آن‌ها چندین مرتبه بیشتر از جرمِ خود پلوتو می‌شود؛ پلوتو نتوانست مدار خود به دور خورشید را جاروب کند. بنابرین پلوتو با تعریف دیگر سیارات هم‌خوانی ندارد و در نهایت از فهرست سیارات حذف شد. دلیل دیگر برای حذف پلوتو از فهرست سیارات، کشف چندین سیارۀ کوچک دیگر- حتی بزرگتر از پلوتو- در کمربند کویپر بود. یعنی اگر قرار باشد پلوتو سیاره نامیده شود، در آن صورت، مکمک، سدنا، اریس و هاوما... هم باید سیاره نامیده شوند. هرچند هنوز عده‌یی از اخترشناسان و طرفداران پلوتو اصرار بر این دارند که پلوتو باید دوباره به عنوان نهمین سیارۀ منظومۀ شمسی به رسمیت شناخته شود. اما تا آن زمان برگردیم به موضوع کشف آب در زیر سطح یخیِ این دنیای کوچک.  

در زمین گونه‌های مختلف حیات در دشوارترین شرایط و محیط زنده‌گی می‌کنند. حتی در اعماق اقیانوس زمین موجودات آبزی بدون نیاز به نور خورشید در کنار دودکش‌های کیمیاوی زنده‌گی می‌کنند. هرچند یافتن حیات در چنین فاصله‌هایی دور از خورشید خیلی بعید به نظر می‌رسد، اما احتمال وجود حیات در زیر سطح پلوتو را هم نمی‌توان رد کرد و اگر روزی به کشف نوعی از حیات در مرزهای بیرونی منظومۀ شمسی دست بیابیم، باید کتاب‌های درسی خود را از نو بنویسیم!

تا زمان رسیدن سفینۀ افق‌های نوین، هیچ مأموریت فضایی‌یی این قدر به پلوتو نزدیک نشده بود تا بتواند تصاویر واضح از این دنیای تاریک تهیه کند. سفینۀ افق‌های نوین نشان داد که پلوتو یک دنیای یخی- سنگی با ترکیبی از یخِ آب، یخ متان، کاربن مونواکساید و یخ نایتروجن، بیشتر در سطح آن- است.

این‌جا دامنه‌های منطقۀ کوهستانی در اطراف «صفحۀ اسپوتنیک» است. ظاهراً پوسته‌های یخِ آب با فشار به سمت کوه‌هایی با نام غیر‌رسمی «الادریسی» روی هم انباشته شده و مسیر راه‌گیری را ایجاد کرده اند.

با کشف آب زیر سطح پلوتو پرسش اساسی این است که چه چیزی می‌تواند در اقیانوسی از آب مایع شنا کند؟ بررسی‌های تازه نشان می‌دهد که اقیانوسی از آب- به احتمال زیاد آب شور- با عمق 100 کیلومتر در دل پلوتو جاری‌ست. اخترشناسان می‌گویند، شاید به علت وجود نمک هیچ موجود زنده‌یی در آن نباشد و در یک کلام، اقیانوس پلوتو را می‌توانیم «بحرالمیت» بنامیم. به هر حال کشف آب در دل پلوتو یکی از بزرگ‌ترین دستآوردهای بشر در 50 سال گذشته بوده است. به دلیل جریان هم‌رفت- انتقال گرما- سطح یخیِ پلوتو همیشه در حال تغییر است. درست شبیه مواد مذاب که از دل یک آتشفشان سرازیر می‌شود، یخ‌های سطح پلوتو هم در اثر جریان هم‌رفت، همواره با یخ تازه جابه‌جا می‌شود. دلیل اصلی ایجاد گرما در دل پلوتو نزدیکی بزرگ‌ترین قمرش-کارن- با پلوتو است. درست همانند قمر زمین، کارن هم آن قدر به پلوتو نزدیک قرار دارد که در واقع در مدار گردش به دور پلوتو قفل شده و همیشه یک طرف‌اش به سمت پلوتوست. البته پلوتو هم در وضعیت مشابه قرار دارد و این دو جرم آسمانی به دور مرکز مشترک جرم هم‌دیگر که به پلوتو نزدیک‌تر است، می‌چرخند. در سطح پلوتو منطقه‌یی شبیه شکل قلب دیده می‌شود که در واقع استخر یا حوض عظیمی با وسعت 900 کیلومتر است. این قلب بزرگ به احتمالاً در اوایل شکل‌گیریِ پلوتو در نتیجۀ برخورد یک جرم آسمانی با قطر 200 کیلومتر شکل گرفته است. دانشمندان این منطقه را صفحۀ اسپوتنیک نامیده اند. در اثر کشش گرانشی میان کارن و پلوتو در صفحۀ اسپوتنیک پدیده‌یی به نام جرم مثبت رخ می‌دهد که در نتیجه، جرم این منطقه بیشتر از دیگر بخش‌های یخی در سطح پلوتو می‌باشد.

وقتی کارن-قمر پلوتو- بر قسمت‌هایی پُر جرم پلوتو کشش ایجاد می‌کند، در سطح پلوتو جزرومد اتفاق می‌افتد و حتی باعث کج‌شدن پلوتو به دور محورش می‌شود. این انحراف یا کجی تا زمانی ادامه دارد که صفحۀ اسپوتنیک درست مقابل محور جذرومد قرار می‌گیرد و یخ‌های تازه از زیر سطح آن به بالا سرازیر می‌شود. به زبان ساده‌تر در اثر جذرومد، سطح پلوتو همیشه دستخوش تغییرات است. این جابه‌جاییِ یخ‌ها نشان می‌دهد که زیر سطح پلوتو آب مایع جاری‌ست و در اثر کشش جذرومد دمای آب هم برای شکل‌گیریِ نوعی از حیات مناسب است.

در زمین گونه‌های مختلف حیات در دشوارترین شرایط و محیط-در میان یخ‌های قطب شمال و حتی دهانۀ آتشفشان‌ها- زنده‌گی می‌کنند. حتی در اعماق اقیانوس زمین موجودات آبزی- اکستروموفیل‌ها- بدون نیاز به نور خورشید در کنار دودکش‌های کیمیاوی زنده‌گی می‌کنند. هرچند یافتن حیات در چنین فاصله‌هایی دور از خورشید خیلی بعید به نظر می‌رسد، اما احتمال وجود حیات در زیر سطح پلوتو را هم نمی‌توان رد کرد و اگر روزی به کشف نوعی از حیات در مرزهای بیرونی منظومۀ شمسی دست بیابیم، باید کتاب‌های درسی خود را از نو بنویسیم و تعریف ما از حیات و شرایط حیات کاملأ دگرگون می‌شود. سفینۀ فضایی افق‌های نوین به حدی اطلاعات- داده‌ها- جمع‌آوری کرده که تحلیل و موشگافی چنین حجم عظیم خیلی زمان می‌برد و شاید به زودی خبر‌های تازه‌یی در مورد پلوتو از سوی تیم تحقیقاتی افق‌های نوین نشر شود.