Earth และ Pluto ไม่มีอะไรเหมือนกัน โลกเป็นโลกที่มีชีวิตชีวาและมีชีวิตชีวาในขณะที่ดาวพลูโตเป็นหวัดไกลและไร้ชีวิต แต่สิ่งหนึ่งที่พวกเขามีเหมือนกันคือไนโตรเจน ชั้นบรรยากาศของโลกมีไนโตรเจนประมาณ 78% และองค์ประกอบหลักในชั้นบรรยากาศของดาวพลูโตก็เป็นไนโตรเจนเช่นกันแม้ว่าจะมีเปอร์เซ็นต์ที่แน่นอนไม่ชัดเจน
บนดาวพลูโตที่อุณหภูมิพื้นผิวประมาณ 42 เคลวิน (-231 องศาเซลเซียส) ไนโตรเจนส่วนใหญ่นั้นจะถูกแช่แข็ง การศึกษาใหม่บอกว่าไนโตรเจนที่แช่แข็งของพลูโตขับลมของดาวเคราะห์และกำหนดพื้นผิวของคุณลักษณะ
ก่อนที่ยานอวกาศอันไกลโพ้นใหม่ของนาซ่าจะมาถึงพลูโตเราไม่รู้อะไรมากเกี่ยวกับดาวเคราะห์หรือลักษณะพื้นผิวของมัน เมื่อยานอวกาศมาถึงในเดือนกรกฎาคม 2558 เราทุกคนประหลาดใจเมื่อพบว่าพลูโตเป็นสถานที่ที่ใช้งานได้มากกว่าที่เราคิด นอกจากนี้เมื่อเราเห็น Tombaugh Regio เป็นครั้งแรกซึ่งเป็นภูมิภาคที่มีขนาดใหญ่และมีสีจางบนพื้นผิวโลก
Tombaugh Regio เป็นสถานที่ที่แปลกตามากต่อสายตามนุษย์ มันมีก้อนใหญ่สองก้อนที่ทำให้มันดูเหมือนหัวใจและบางครั้งนักดาราศาสตร์ก็เรียกมันว่า "Heart of Pluto" กลีบตะวันตกเรียกว่า Sputnik Planitia และมีลักษณะเป็นภูเขาสูง 6200 เมตร (20,000 ฟุต) (Tenzing Montes, Norgay Montes เดิม) ที่ทำจากน้ำแข็งและกว้างใหญ่ที่ปกคลุมด้วยน้ำแข็งไนโตรเจน
กระดาษใหม่บอกว่าการสะสมไนโตรเจนมากมายใน Sputnik Planitia ช่วยขับลมของพลูโตและสร้างพื้นผิวของดาวเคราะห์ บทความนี้มีชื่อว่า“ หัวใจเต้นของพลูโตควบคุมการไหลเวียนของบรรยากาศ: ผลลัพธ์จากความละเอียดสูงและการจำลองสภาพอากาศเชิงตัวเลขหลายปี” เผยแพร่ในวารสารการวิจัยธรณีฟิสิกส์ ผู้เขียนหลักคือ Tanguy Bertrand นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์และนักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ที่ศูนย์วิจัย Ames ของ NASA
“ พลูโตมีเรื่องลึกลับสำหรับทุกคน”
Tanguy Bertrand ผู้เขียนหัวหน้าศูนย์วิจัยอาเมส
บรรยากาศบางเบาของพลูโตส่วนใหญ่เป็นไนโตรเจนและยังมีก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และมีเธนจำนวนเล็กน้อย ไนโตรเจนแช่แข็งจำนวนมากตั้งอยู่ใน Sputnik Planitia และในระหว่างวันอุณหภูมิสูงขึ้นพอที่จะทำให้มันระเหยกลายเป็นไอ ในตอนกลางคืนกระบวนการกลับตัวและไนโตรเจนค้างอีกครั้งตกลงไปที่พื้นผิว ในแต่ละครั้งที่วัฏจักรเกิดซ้ำมันจะทำหน้าที่เหมือนเครื่องสูบน้ำหรือ“ หัวใจเต้น” สูบลมไนโตรเจนรอบ ๆ โลก
ลมนั้นไหลไปในทิศทางตรงกันข้ามกับการหมุนของดาวเคราะห์และมันอาจเป็นสาเหตุของลักษณะพื้นผิวที่ผิดปกติบนดาวเคราะห์ ในขณะที่ลมที่อุดมไปด้วยไนโตรเจนพัดผ่านพื้นผิวมันจะถ่ายเทความร้อนเม็ดน้ำแข็งและอนุภาคหมอกควันเพื่อสร้างกระแสลมมืดและที่ราบในภาคเหนือและภาคตะวันตกเฉียงเหนือ
“ นี่เป็นการเน้นข้อเท็จจริงที่ว่าบรรยากาศและลมของดาวพลูโต - แม้ว่าความหนาแน่นของชั้นบรรยากาศจะต่ำมาก - สามารถกระทบพื้นผิวได้” Tanguy Bertrand นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์และนักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ที่ศูนย์วิจัย Ames ของ NASA ในแคลิฟอร์เนียและผู้เขียนนำของการศึกษากล่าว
ภูมิภาค Sputnik Planitia หรือกลีบซ้ายของหัวใจของดาวพลูโตนั้นมีระดับความสูงต่ำกว่าส่วนอื่น ๆ ของโลกและมีไนโตรเจนเป็นส่วนใหญ่ Sputnik Planitia เป็นแผ่นน้ำแข็ง 1,000 กิโลเมตร (620 ไมล์) ตั้งอยู่ในแอ่งน้ำลึก 3 กิโลเมตร (1.9 ไมล์) กลีบด้านขวาส่วนใหญ่เป็นที่ราบสูงและธารน้ำแข็งไนโตรเจน
“ ก่อนนิวฮอริซอนส์ทุกคนคิดว่าพลูโตจะเป็นเน็ตบอล - แบนราบเกือบจะไม่มีความหลากหลาย” เบอร์แทรนด์กล่าวในการแถลงข่าว “ แต่มันแตกต่างอย่างสิ้นเชิง มันมีภูมิประเทศที่แตกต่างกันมากมายและเราพยายามที่จะเข้าใจว่าเกิดอะไรขึ้นที่นั่น”
เพื่ออธิบายบรรยากาศของดาวพลูโตเนื่องจากบางเป็นการพูดที่น้อย มันบางกว่า 100,000 เท่าของโลก ดังนั้นลมในบรรยากาศที่ทำให้รูปร่างบางเป็นอย่างไร
ทีมของ Bertrand นำข้อมูลจาก New Horizons flyby ของ Pluto แล้วสร้างแบบจำลองการพยากรณ์อากาศเพื่อจำลองลมไนโตรเจน
ทีมพบว่าลมที่พัดแรงเกิน 4 กม. (2.5 ไมล์) พัดไปทางทิศตะวันตกซึ่งอยู่ในทิศทางตรงกันข้ามกับการหมุนของพลูโต เมื่อไนโตรเจนแช่แข็งใน Tombaugh Regio sublimates เป็นไอในภาคเหนือจากนั้นจะกลายเป็นน้ำแข็งอีกครั้งในภาคใต้การเคลื่อนไหวที่ก่อให้เกิดลมตะวันตก สถานการณ์นี้มีความเป็นเอกลักษณ์ในระบบสุริยะของเรายกเว้นดวงจันทร์ทริตันซึ่งเป็นไปได้
นักวิจัยก็พบกระแสลมอีกแบบหนึ่งเช่นกัน อันนี้เป็นลมที่แรงและเคลื่อนไหวเร็วใกล้กับพื้นผิว มันพัดไปตามขอบตะวันตกของลุ่มแม่น้ำสปุตนิก มีลวดลายลมที่คล้ายกันบนโลกซึ่งเป็นไปตามรูปทรงของภูมิประเทศ
ลมถูกขับเคลื่อนโดยไอไนโตรเจนควบแน่นกลับสู่น้ำแข็งตามการศึกษา หน้าผาสูงของ Sputnik Planitia ดักอากาศเย็นภายในอ่าง เมื่อมีการไหลเวียนที่นั่นมันจะแข็งแกร่งขึ้น
หากหัวใจเต้นรัวของไนโตรเจนของพลูโตกำลังขับเคลื่อนลมเหล่านี้พวกเขาอาจอธิบายถึงกระแสลมและที่ราบมืดในทิศตะวันตกของ Sputnik Planitia หากลมมีความร้อนมากพอที่จะทำให้พื้นผิวอุ่นขึ้นนั่นอาจทำให้เกิดริ้วรอยและที่ราบ หรืออาจสะสมอนุภาคของหมอกควันซึ่งสามารถทำให้มืดลงและกัดกร่อนน้ำแข็ง และถ้าลมพัดไปในทิศทางตรงกันข้ามความหมายในทิศทางเดียวกับการหมุนของพลูโตภูมิทัศน์อาจแตกต่างกันมาก
“ Sputnik Planitia อาจมีความสำคัญต่อสภาพภูมิอากาศของพลูโตเนื่องจากมหาสมุทรมีความสำคัญต่อสภาพอากาศของโลก” Bertrand กล่าว “ ถ้าคุณลบ Sputnik Planitia - ถ้าคุณลบหัวใจของพลูโต - คุณจะไม่มีการไหลเวียนเหมือนกัน” เขากล่าวเสริม
"ฟีเจอร์ที่โด่งดังที่สุด" บนดาวพลูโตน่าจะเป็นภูมิประเทศที่ถูกทำลาย ภูมิประเทศที่มีใบมีดเป็นทุ่งนาที่มีขนาดของตึกระฟ้ารูปทรงขรุขระที่ทำจากน้ำแข็งมีเธนเป็นหลัก พวกมันอยู่ในระดับสูงใกล้เส้นศูนย์สูตร พวกเขาอาจเป็นสิ่งประดิษฐ์ของหัวใจไนโตรเจนของดาวพลูโตได้หรือไม่?
ในกระดาษของพวกเขานักวิจัยกล่าวว่า“ …ในช่วงเวลาที่มีการสะสมของเส้นศูนย์สูตรของ CH4 (มีเธน) น้ำแข็งการหมุนย้อนยุคและการฉีดของอากาศที่อุดมด้วย N2 เย็นจาก Sputnik Planitia สามารถขนส่งและผลักก๊าซ CH4 ทางตะวันตก การสะสมของน้ำแข็ง CH4 ที่ลองจิจูดตะวันตกสุดสุด (นั่นคือทางตะวันออกของ Sputnik Planitia) ที่นำไปสู่การก่อตัวของภูมิประเทศ Bladed ที่นั่น”
พวกเขายังพูดว่า“ …สันเขา (” ใบมีด”) ของฝากภูมิประเทศเบลดแสดงการวางแนว N-S ที่โดดเด่นซึ่งอาจเกิดขึ้นได้ในส่วนหนึ่งจากระบอบการไหลเวียนของบรรยากาศที่แปลกประหลาดนี้”
สำหรับตอนนี้ดูเหมือนว่าไม่แน่นอนถ้าลมไนโตรเจนเหล่านี้อาจทำให้เกิดภูมิประเทศที่มีใบมีด แต่ทีมมุ่งมั่นที่จะลองและค้นหา “ ในอนาคตเราวางแผนที่จะสำรวจความคิดเหล่านี้เพิ่มเติมและตรวจสอบกระบวนการที่นำไปสู่ความไม่สมมาตรตามยาวและการก่อตัวทางธรณีวิทยาที่แปลกประหลาดโดยใช้การจำลอง GCM ระยะยาวที่มีความละเอียดสูง”
ในบทสรุปของพวกเขาผู้เขียนกล่าวว่า "งานของเรายืนยันว่าแม้จะมีพื้นผิวที่แข็งและบรรยากาศที่ไม่แน่นอน มีความกระตือรือร้นมากกว่าที่ใครคิด
ฟ้าใหม่ไม่สามารถเข้าสู่วงโคจรรอบพลูโต มันยากที่จะทำและนั่นก็ไม่เคยเป็นภารกิจของมันเลย นาซ่ากำลังพิจารณายานอวกาศพลูโตในอนาคต แต่ในขณะเดียวกันทุกสิ่งที่เราเรียนรู้เกี่ยวกับดาวเคราะห์แคระน้ำแข็งนั้นเราเรียนรู้จากการบินเพียงครั้งเดียว ถึงกระนั้นเราเรียนรู้มากพอที่จะสนใจและต้องการทราบเพิ่มเติมเกี่ยวกับโลกที่น่าหลงใหลและลึกลับนี้
“ ดาวพลูโตมีปริศนาบางอย่างสำหรับทุกคน” เบอร์แทรนด์กล่าว
มากกว่า:
- ข่าวประชาสัมพันธ์: หัวใจของ PLUTO'S ICY ทำให้ได้รางวัลชนะเลิศ
- บทความวิจัย: หัวใจเต้นพลูโตควบคุมการไหลเวียนของบรรยากาศ 2: ผลลัพธ์จากความละเอียดสูงและการจำลองภูมิอากาศเชิงตัวเลข 3 ปี
- นิตยสาร Space: NASA กำลังพิจารณาภารกิจของยานพลูโต
