هذا القمر الذي يشبه "نجمة الموت" في حرب النجوم يخفي محيطًا تحت سطحه
أظهرت المحاكاة العددية لحوض تأثير هيرشل ، الميزة الأكثر وضوحًا لسطح ميماس ، أن قمر زحل قد يحتوي على قشرة رقيقة من الجليد ومحيط صغير جيولوجيًا.
ميماس هو القمر الصناعي الطبيعي لكوكب زحل ، الأصغر - حوالي 400 كيلومتر - والأقرب إلى الكوكب - على بعد حوالي 185،500 كيلومتر - من بين السبعة التي لها شكل كروي . يشير حجمها المتواضع وقلة النشاط الجيولوجي إلى تاريخ متجمد وغير نشط لأن ،التمثيل الصامت يتم فصلها حاليًا عن كوكبها بأقل من 3 أنصاف أقطارزحل وله يدور في مداركونه غريب الأطوار "للغاية" (0.02) ، يجب أن يحفز هذا النشاط المكثف لـلمد والجزر. علاوة على ذلك ، فإن Mimas مغمورة بشدة ولا تتمتع بالخصائص النموذجية لـقمرمحيطي ، مثل سطح نشط لجارتها إنسيلادوس .
ومع ذلك ، فإن أفضل تفسير لقياسات ميماس التي أجرتها بعثة كاسيني هو وجود محيط تحت قشرة سميكة نسبيًا من الجليد (انظر مقال 2014 أدناه). أظهرت دراسة حديثة أيضًا أنه بفضل المد والجزر ، يمكن للقمر الصغير أن يولد الكمية المناسبة من حرارة لإيواء محيط داخلي سائل(راجع مقالتنا لعام 2022 أدناه أيضًا). ثم شجعت هذه النتائج على دراسة سطح ميماس لفهم كيف يمكن أن يتطور باطنها.
محيط صغير تحت قشرة رقيقة من الجليد
التابع المحاكاة العددية من حوض تأثير هيرشل ، الحفرة التي يبلغ قطرها 139 كيلومترًا والتي تمنح ميماس مظهر نجمة الموت ، أظهرت أن بنية الحوض ونقص التكونية في ميماس تتماشى مع قشرة جليدية رقيقة ومحيط صغير جيولوجيًا.
Adeene Denton ، ثم طالبة في قسم علوم الأرض ،أَجواء وكواكب من جامعة بوردو في ويست لافاييت (إنديانا ، الولايات المتحدة الأمريكية) ، عملوا مع أليسا رودن ، عالمة الكواكب في معهد ساوث ويست للأبحاث في بولدر (كولورادو ، الولايات المتحدة الأمريكية) ، لفهم أفضل لكيفية امتلاك ميماس لمحيط داخلي. أدت النتائج التي توصلوا إليها إلى ورقة بحثية جديدة في رسائل البحوث الجيوفيزيائية .
صممت Adeene Denton تشكيل حوض تأثير Herschel باستخدامبرمجة جهاز محاكاة iSALE-2D. أظهرت النماذج أن قشرة ميماس الجليدية لا بد وأن سمكها لا يقل عن 55 كيلومترًا في وقت الاصطدام الذي شكل هيرشل. في المقابل ، فإن ملاحظات ميماس ونماذج الاحترار الداخلي لها تحد من السماكة الحالية للقشرة الجليدية إلى أقل من 30 كيلومترًا إذا كانت تستضيف محيطًا حاليًا. تشير هذه النتائج إلى أن المحيط الحالي داخل ميماس يجب أن يكون قد ارتفعت درجة حرارته وتوسعت منذ تكوين الحوض. من الممكن أيضًا أن يكون ميماس قد تم تجميده تمامًا في وقت الاصطدام ولا يزال كذلك حتى اليوم. ومع ذلك ، وجد A.Denton أن تضمين المحيط الداخلي في نماذج التأثير ساعد في إنتاج شكل الحوض.
نماذج من الداخل ميماس ، بعد دنتون ورودن (2022). الخيار (أ): غلاف جليدي يتراوح سمكه بين 24 و 31 كيلومترًا فوق محيط يقل سمكه عن 40 كيلومترًا. الخيار ب: قشرة جليدية بسمك 71 كيلومترًا تعلو قلبًا لا يكون في حالة توازن هيدروستاتيكي.
nasa / jpl / ssi / swriالقيود المفروضة على الأقمار الأخرى
قال دنتون ، وهو الآن باحث ما بعد الدكتوراه في جامعة أريزونا: " وجدنا أن هيرشل لا يمكن أن يكون قد تشكل في قشرة جليدية بسمك الحالي دون القضاء على القشرة الجليدية في موقع الاصطدام. إذا كان لدى ميماس محيط اليوم ، فإن القشرة الجليدية كانت ضعيفة منذ تكوين هيرشل ، وهو ما قد يفسر أيضًا عدم وجود كسور في ميماس. إذا كان ميماس عالم محيط المستجدة، فإن هذا يفرض قيودًا كبيرة على تكوين وتطور وإمكانية السكن لجميع أقمار زحل متوسطة الحجم ".
Rhoden ، الرئيس المشارك لشبكة تنسيق أبحاث المحيطات في عالمنا والذي عمل سابقًا في لجنة الأكاديميات الوطنية فيعلم الفلك وعلم الكواكب ، " على الرغم من أن نتائجهم تدعم وجود محيط حالي داخل ميماس ، إلا أنه من الصعب التوفيق بين خصائص المدارات وجيولوجيا القمر مع فهمهما الحالي لتطور مداره الحراري. سيسمح تقييم حالة ميماس كقمر محيطي بإجراء مقارنات بين أنماط تكوينه وتطوره. سيساعدهم على فهم حلقات وأقمار زحل متوسطة الحجم بشكل أفضل بالإضافة إلى انتشار من المحتمل أن تكون أقمار المحيط صالحة للسكن ، خاصة حول أورانوس . ميماس هدف لا مفر منه لمواصلة التحقيق ".
سيخفي قمر زحل هذا أيضًا محيطًا تحت سطحه
حول زحل كان هناك بالفعل إنسيلادوس وتيتان. من بين أقمار الكوكب ذي الحلقات التي تخفي محيطًا سائلًا تحت سطحها ، من المحتمل أيضًا أن يكون من الضروري الآن حساب الميماس الصغيرة.
قبل عدة سنوات ، أثيرت الفرضية. تحت سطحه قشرة من الجليد ، ميماس ، اسم عملاق لقمر صناعي صغير جدًا من زحل - قطره حوالي 400 كيلومتر فقط - سيخفي محيطًا. تم دعم الفرضية من خلال القياسات التي تم إرجاعها بواسطة مسبار كاسيني (ناسا). لكن العلماء الفلك كانوا في حيرة. لا شئ. لم يكن هناك أي شيء على الإطلاق على سطح القمر الصناعي يؤكد ذلك.
"سطح ميماس مليء بالحفر ، أحدها ضخم بشكل خاص - حتى أن البعض يرى تشابهًا مع
نجمة الموت من حرب النجوم. تقول أليسا رودن ، المتخصصة في الجيوفيزياء لهذا النوع من الأجسام السماوية ، في بيان صحفي صادر عن معهد الأبحاث الجنوبي الغربي (SwRI ، الولايات المتحدة): لقد اعتقدنا أنها مجرد كتلة من الجليد . "لا شيء مثل الأسطح التي نعرفها من" عوالم المحيطات الداخلية "الأخرى التي تتشقق وتظهر عليها علامات النشاط الجيولوجي. ومن خلال رغبتهم في إثبات ذلك ، اكتشف علماء الفلك أدلة جديدة على أن القمر الصناعي يحتوي بالفعل على محيط داخلي سائل.
هل تعلم ؟
في نظامنا الشمسي ، من المعروف الآن أن العديد من الأقمار الصناعية الطبيعية تخفي المحيطات. من بينها إنسيلادوس وتيتان ، وهما قمران آخران لكوكب زحل. وربما ديون أيضًا. ولكن أيضًا أوروبا ، كاليستو وجانيميد ، أقمار كوكب المشتري أو حتى تريتون ، قمر نبتون.
ما خان سر ميماس كانالمعايرةتم تسجيله منذ بضع سنوات حتى الآن ، ولا يزال بواسطة مسبار كاسيني. Libration هو الاسم الذي يطلقه علماء الفلك على الإبطاءحركاتمقدار التذبذب الذي يمكن أن يحصل عليه القمر الصناعي عند رؤيته من الجسم الذي يدور حوله. لكن علماء الفيزياء اعلم أن ظاهرة المد والجزر - التي ينتج جزء منها عن الاهتزاز المعني - تميل إلى التبدد طاقة كالحرارة في القمر الصناعي. وفي هذه الحالة ، يكفي للمحيط السائل أن يبقى تحت القشرة الجليدية لميماس.
اذهب وانظر على ميماس ما يحدث هناك
وفقًا للنماذج التي طورها الباحثون ، فإن القشرة الجليدية على سطح ميماس ستتراوح سُمكها بين 20 و 30 كيلومترًا. وسيغطي محيطًا سائلًا تمامًا. ومع ذلك ، يبقى الشرط في مكانه. لأنه كما يدرك علماء الفلك ، "من الصعب التوفيق بين الخصائص المدارية والجيولوجية لميماس مع فهمنا الحالي لتطورها" . فرضية النواة على شكل كرة صُممت لعبة الرجبي أيضًا لشرح إمكانية المعايرة المسجلة. فقط المهمة المرسلة على الفور تبدو قادرة على اتخاذ القرار ، يمكنها في نفس الوقت دراسة تكوين هذا المحيط ، إذا كان موجودًا ، المليء بالمياه المحتجرة هناك لمليارات السنين.
يمكن أن يؤدي فهم نموذج ميماس بشكل أفضل إلى تنوير علماء الفلك حول عدد "عوالم المحيطات الداخلية" التي يمكن أن يتوقعوا العثور عليها. ليس فقط في نظامنا الشمسي . ربما على جانب أورانوس وبناء على ميراند او ارييل أوأومبريال. وعلى أجسام أصغر مما كان يتخيله الباحثون سابقًا. ولكن أيضًا حول النجوم البعيدة.
ما يفتح أيضًا أكثر قليلاً مجال إمكانيات الحياة. في الواقع ، فإن النطاق الذي حدده الباحثون على أنه "صالح للسكن" حول نجم يمكن رؤيته إلى حد كبير إلى حد كبير. ولم تعد محصورة في منطقة تقع حول ما يعادل المسافة بين الأرض والشمس. بفضل المياه الجوفية التي قد تكون أكثر شيوعًا من المياه السطحية.
حول زحل ، يخفي ميماس محيطًا ... أو قلبًا مفلطحًا
بناءً على الملاحظات التي أجراها مسبار كاسيني الفضائي ، قام فريق دولي من الباحثين بقياس دوران ميماس ، أحد أقمار زحل العديدة ، واكتشف التذبذبات هناك. غير متسق مع النماذج التنبؤية ، يقترحون أن هذا القمر الصناعي الصغير يمكن أن يؤوي إما قلبًا مسطحًا بقوة أو ، تحت طبقة الجليد ، محيط.
ميماس هو واحد من العديد من الأقمار الصناعية الطبيعية التي تدور حول زحل. في هذه الصورة التي التقطت في عام 2010 بواسطة مسبار الفضاء كاسيني ، على بعد حوالي 16000 كم ، يمكننا أن نرى على سطحه حفرة هيرشل الكبيرة (130 كم) ، والتي تميز هذا القمر بقطر 396 كم. مداره متزامن مع الكوكب العملاق.
nasa، jpl، space science instituteتم قياس دوران ميماس من صور كاسيني (Esa ، ناسا) ، باستخدام تقنية غير معروفة تسمى القياس المجسم. يجعل من الممكن إعادة بناء جزء من سطح الجسم بثلاثة أبعاد عندما يتم ملاحظته مرتين على الأقل من زوايا مختلفة. تمامًا مثل القمر حول الأرض ، فإن ميماس في حالة دوران متزامن حول زحل. هذا يعني أن هذا القمر الصناعي يدور على نفسه بنفس الوقت سرعة أنها تقوم بثورة حول كوكب عملاق، وبالتالي يظهر دائمًا نفس الوجه لكوكبه.
ومع ذلك ، فإن هذا المتوسط المنتظم للحركة يتم فرضه بواسطة التذبذبات. وتسمى هذه باسم librations ، لأنها ناتجة عن قوة الجاذبية الزوجية التي يمارسها زحل على قمر صناعي يبلغ قطره حوالي 400 كم. تم تنفيذ العمل من قبل فريق دولي يضم باحثين فرنسيين من معهد الميكانيكا السماوية وحساب التقويم الفلكي (IMCCE) التابع لمرصد باريس (CNRS، Pierre etمريم العذراء، جامعة ليل 1) ومختبر AIM (CEA ، CNRS ، جامعة باريس ديدرو) وعلماء من المرصد الملكي لبلجيكا ، وجامعة نامور (بلجيكا) وجامعة كورنيل (الولايات المتحدة) ، تمكنوا من تسليط الضوء على نوعين من الاهتزازات: أحدهما بتردد منخفض والآخر بتردد عالٍ. ومع ذلك ، من هذين النوعين ، يكون للتردد العالي اتساع ضعف حجمه ، وهو غير متوافق مع نموذج الدوران للقمر الصناعي صلب، في حالة توازن هيدروستاتيكي. هذا الاتساع يدل على توزيع كتلة داخل الجسم ووجود أو عدم وجود طبقات سائلة.
ميماس هو أحد أقرب الأقمار الصناعية الكروية لكوكب زحل. على الرغم من أن كاسيني صورتها على بعد أكثر من 3 ملايين كيلومتر ، إلا أن فوهة هيرشل التي تهيمن على سطح هذا القمر الصغير يمكن ملاحظتها بسهولة.
nasa، jpl، space science instituteميماس يمكن أن تخفي المحيط
لذلك فإن هذه الملاحظات تثير الدهشة وتكشف عن بنية داخلية مثيرة للاهتمام. بعد استكشاف العديد من الفرضيات ، يبدو أن هذه السعة القوية يمكن تفسيرها إما من خلال التواجد ، تحت معطف من جليد ميماس ، وهو قلب صخري ممدود للغاية ، أو بسبب وجود محيط داخلي مختبئ بين سطحه الجليدي ولبه. في الواقع ، يفترض علماء الكواكب أن جوهر القمر الصناعي الصغير يجب أن يكون في حالة توازن هيدروستاتيكي (حيث تكون قوى الجاذبية والطرد المركزي وضغط موازنة بعضها البعض في الجسم) ، وبالتالي من سن التكوّن المبكر جدًا. ومع ذلك ، يمكن أن تشير السعة العالية للاهتزاز عالي التردد إلى نواة ذات استطالة أكبر من 20 إلى 60 كم من الحالة الهيدروستاتيكية.
إذا كان قلب ميماس ممدودًا بالفعل ، فسيكون قد تجمد منذ تشكيله وسيحتفظ إلى حد كبير بشكله الأولي. من ناحية أخرى ، إذا كان لهذا القمر محيط ، فإنه سينضم بعد ذلك إلى نادي " أقمار المحيط الداخلية " للنظام الشمسي ، والذي يتضمن عدة أقماركوكب المشتري(أوروبا،جانيميد... ) وحول زحل وتيتان وإنسيلادوس . سيكون مثل هذا المحيط العالمي مفاجأة حقيقية ، حيث لا يظهر سطح ميماس أي علامات على نشاط جيولوجي حديث. ستساعد الملاحظات الإضافية من Cassini في تحسين نماذج Mimas الداخلية.
سواء أكان أحد هذين الحلين أم الآخر ، فإننا نعلم الآن أن ميماس ، على الرغم من سطحه القديم المليء بالحفر وصغر حجمه ، ليس النجم البارد والخامل الذي تخيلناه. من المؤكد أن الكشف عن سر باطنها سيلقي الضوء على تكوينه ، وبالتالي على تكوين نظام زحل ككل.
المصدر:مواقع ألكترونية