كيف يساعد تلسكوب جيمس ويب للفضاء في حجم كواكب قزم صغيرة

عند الشراء من خلال روابط على مقالاتنا ، قد يكسب المستقبل وشركاء المشاركة في العمولة.

يساعد الفارق الكيميائي المثير للدهشة بين بلوتو وسدنا ، وهو كوكب قزم آخر في حزام كويبر البعيد ، العلماء على تراجع جماهيرهم ، وفقًا لتقارير دراسة جديدة.

ال حزام كويبر هي منطقة في الفضاء خارج مدار نبتون هذا موطن ل بلوتو ومعظم المعروفة الكواكب القزم، بالإضافة إلى بعض المذنبات التي يُعتقد أنها بقايا عصر تكوين الكوكب في النظام الشمسي.

“كائنات حزام كويبر هي عوالم جليدية [that] وأوضحت مؤلفة الدراسة ، مؤلفة الدراسة ، مؤلفة الدراسة ، مؤلفة الدراسة ، الباحثة في جامعة إيلون في ولاية كارولينا الشمالية ، “

دراسات طيفية قريبة من الأشعة تحت الحمراء التي أجراها تلسكوب جيمس ويب للفضاء (JWST) وجدت أن بلوتو يحتوي على كل من الميثان والإيثان على سطحه ، وغالبًا ما توجد جزيئات متطايرة رئيسية في النظام الشمسي الخارجي ويعتقد أنها بقايا من الوقت الذي تتشكل فيه الكواكب. سيدنا، والتي تقل عن نصفها مثل بلوتو ، وجد أن لديها الميثان فقط.

متعلق ب: ما هو حزام كويبر؟

وقال بيتاتي لـ Space.com: “افترضنا أن سبب هذا الاختلاف هو أن Sedna أصغر بكثير من بلوتو ، لذلك فإن ثقلها أضعف”. “تسمح هذه الجاذبية الأضعف للميثان بالهروب إلى الفضاء على مدى مليارات السنين ، في حين أن الإيثان ، وهو مركب أثقل ، يبقى وراءه”.

على الرغم من أن الدراسات السابقة حددت حدودًا عامة بين الكائنات التي يمكن أن تتمسك بهذه التباطؤ وتلك التي لا يمكنها ، فإن الفرق بين بلوتو و Sedna يوفر فكرة جديدة حول كيفية تشكيل عمليات الهروب المحددة للتراكيب السطحية لهذه الكائنات البعيدة. تبرز Sedna ، على مقربة من عتبة الكتلة التي تضيع فيها المواد المتطايرة ، أهمية فهم كيفية الاحتفاظ ببعض المواد الكيميائية أو فقدانها ، خاصة عند مقارنة مختلفة كائنات حزام كويبر.

وقال بيتاتي: “من خلال دراسة كيفية هروب الميثان والإيثان من سيدنا ، حسبنا كيف يجب أن يكون سيدنا ضخمة لشرح تكوين سطحه الحالي”. “لشرح الافتقار إلى الميثان ولكن وجود الإيثان على سيدنا ، يجب أن نرفع الحد الأدنى من تقديرات الكتلة لـ Sedna. وهذا أمر مهم لأنه يساعد في تحسين فهمنا لهيكل Sedna وتاريخه.”

في دراستهم ، Bettati والمؤلف المشارك جوناثان لينين ، من ناسا مختبر الدفع النفاث ومعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ، على غرار مستويات الميثان والإيثان على سيدنا. لقد تحققوا من دقة طرازهم باستخدام نظائر اثنين: المذنب 67P/Churyumov-Gerasimenko و Saturn's Moon إنسيلادوس.

أوروبا مسبار روزيتا درس المذنب 67p عن قرب ، وناسا مركبة فضائية كاسيني جمعت ثروة من البيانات حول enceladus خلال فترة التحقيق في نظام زحل.

وقال بيتاتي: “كلا الكائنين لهما قياسات محددة جيدًا وهي كائنات نظام شمسي خارجي ، مما يبرر النظر في نظائرهما”.

لمعرفة ما إذا كان ما يكفي من الميثان والإيثان قد هربوا من هذه الأشياء إلى لم يعد يظهر في أطياف السطح الخاصة بهم ، يحتاج العلماء إلى تقدير مقدار هذه المواد الكيميائية المحاصرة في الأصل في الداخل.

لقد فعلوا هذا تحت سيناريوهين مختلفين. افترض أحدهم أن نسبة الميثان والإيثان إلى الجليد المائي تشبه ما تم قياسه في إنسيلادوس ، بينما نظر آخر إلى النسبة الموجودة في المذنب 67P خلال فصل الشتاء. ساعدتهم هذه المقارنات على فهم مقدار هذه المركبات التي قد ضاعت مع مرور الوقت.

“[We used the] نموذج الجينز الهروب ، [which] هو نوع من الهروب الحراري مدفوعًا بدرجة حرارة الغلاف الجوي ، حيث تتجاوز الجزيئات الأسرع حركة الهروب ، لكن الجزء الأكبر من الجزيئات لا “.

كما استخدموا نموذجًا آخر يُعرف باسم Escape Hydrodynamic ، والذي يحدث عندما يكون الجزء الأكبر من الجزيئات قادرًا على الهروب ، بدلاً من مجرد تلك الموجودة في الطرف العالي السرعة للتوزيع. وقال بيتاتي “الكثير من الجو في الحركة ، يهرب إلى الفضاء”.

أظهرت النماذج أن الميثان ظل مستقرًا على بلوتو ولكنه هرب من سيدنا بسبب انخفاض الكتلة. ومع ذلك ، ظل الإيثان مستقرًا على كلا الكائنين ، حتى عند استخدام معدلين مختلفين للتخطي – 100 ٪ (مما يشير إلى الإفراج الكامل للمتطايرة) و 10 ٪ (إصدار أصغر).

تتماشى هذه النتيجة مع أطياف السطح الملحوظة وتوفر تقديرًا أكثر دقة للكتلة لـ Sedna. يشرح النموذج أيضًا عدم وجود ميثان على كائن حزام Kuiper آخر المعروف باسم Gonggong.

متعلق ب: قد تحتاج خريطة النظام الشمسي لدينا إلى تحديث – قد يكون حزام Kuiper أكبر طريقة

القصص ذات الصلة:

– حزام كويبر الثاني؟ قد يكون نظامنا الشمسي أكبر بكثير من الفكر

– ما الكائن الكوني “arrokoth” يمكن أن يخبرنا عن تكوين نظام الطاقة الشمسية لدينا

-هل يمكن أن يختبئ كوكب “يشبه الأرض” في وصول نظامنا الشمسي الخارجي؟

وقال بيتاتي: “مثل سيدنا ، يفتقر غونغجونج أيضًا إلى الميثان السطحي”. “نظرًا لأن Gonggong متشابه في الحجم مع Sedna ، فإننا نعتقد أن الميثان يجب أن يهرب منه بطريقة مماثلة. وهذا يشير إلى أن كائنات حزام الكويبر الأصغر تفقد الميثان بمرور الوقت ، في حين أن الكبرى ، مثل بلوتو ، يمكن أن تمسك بها.

“إذا كان العلماء يعرفون الغازات التي من المحتمل أن تكون موجودة على كائنات حزام Kuiper المختلفة ، ومعدلات الخسارة الخاصة بهم ، وتراكيبهم السابقة ، يمكنهم تخطيط المهام المستقبلية بشكل أفضل.”

ستساعد هذه النتائج ، بالتزامن مع ملاحظات JWST ، العلماء على فهم كيفية تغير الأجواء والتراكيب السطحية في حزام كويبر وما بعده.

وقال بيتاتي: “إنه يسلط الضوء على كيفية إحداث ثورة في فهمنا لأجسام النظام الشمسي الأكثر بعيدة”.

ال دراسة جديدة تم نشره في فبراير في مجلة ICARUS.