يمكن لمهمة بلوتو الجديدة أن تكشف المحيط الخفي للكوكب القزم – إذا كانت “ملكة العالم السفلي” تطير

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

عندما تسربت مركبة الفضاء الجديدة من ناسا من قبل بلوتو في عام 2015 ، كشفت عن عالم لا يصدق من الجليد والضباب المنحوتة من قبل مختلف العمليات الجيولوجية – مما يلمح إلى أن المحيط ربما لعب دورًا في تاريخ كوكب القزم الحديث. تركت مكافأة الثروات العلمية الباحثين الذين يعملون على حل بعض أسرار العالم الصغير بعد عقد من الزمان بعد مركبة الفضاء.

“لا يزال هناك الكثير من الأسئلة المفتوحة” ، قال كارلي هاويت ، عالم الكواكب بجامعة أكسفورد وعضو فريق آفاق جديد ، في الشهر الماضي في التقدم في فهم مهمة بلوتو: بعد 10 سنوات من مؤتمر فلايبي في لوريل ، ماريلاند. مع وجود مثل هذه الأسئلة ، صمم Howett وزملاؤها مهمة متابعة على أمل حل بعض أسرار بلوتو أخيرًا.

مثل هذه المهمة ، التي تم إرسالها للتحقيق في ضواحي النظام الشمسي ، سوف تمتد عدة عقود. لكنها بعيدة كل البعد عن الموافقة عليها. وكتب Howett في دراسة أجريت عام 2021 المنشورة في مجلة العلوم الكوكبية التي تفصل مفهوم المهمة: “يمكن أن تعمل هذه المهمة لأكثر من 50 عامًا ، وتحدي الهندسة ، وعمليات المهمة ، وتحليل البيانات بطرق لم يتم القيام بها من قبل”.

محيط تحت سطح الأرض؟

في الأساطير الرومانية ، بلوتو هو إله وحاكم الأموات. لمهمة العودة إلى الكوكب القزم ، اختارت هويت وزملاؤها اسم بيرسيفون ، بعد زوجة بلوتو و “ملكة العالم السفلي” في الأساطير اليونانية.

“بالنظر إلى أن بلوتو سمي على اسم الإله الروماني للعالم السفلي ، وأننا أردنا أن يعكس اسم أنثى فريقنا المتنوع مع العديد من النساء في أدوار القيادة ، بدا هذا الاسم مناسبًا” ، كتب هاوت.

ستحمل بيرسيفون 11 أداة ، جميعها بناءً على الأدوات التي يتم نقلها على المهام السابقة ولكن مع بعض التعديلات. والسؤال الأساسي الذي سعيه للإجابة هو ما إذا كان بلوتو لديه محيط تحت سطح الأرض اليوم.

إذا تم طرح هذا السؤال قبل أن ينطلق آفاق جديدة ، لكان معظم العلماء قد قالوا إنه غير مرجح. في حين أن العديد من العوالم الجليدية قد تبدأ بطبقة مائية ، إلا أنها تتجمد مع مرور الوقت. للبقاء سائلًا لحياة النظام الشمسي الذي تبلغ مدته 4.5 مليار سنة ، يجب أن يظل هذا المحيط دافئًا.

متعلق ب: ثوران Supervolcano على تلميحات بلوتو في المحيط الخفي أسفل السطح

بعض الأقمار مرونة باستمرار أثناء تفاعلها بشكل جاذب مع كوكبها المضيف والأقمار المجاورة ، مع منع محيطها من التجمد. تشارون ، أكبر قمر بلوتو ، ضخم مثل بلوتو. غالبًا ما يطلق عليهم “كوكب مزدوج” (على الرغم من أنه لا يفي بمعايير كوكب). من المحتمل أن يحافظ تشارون على دافئ بلوتو ، إذا كان لدى المحيط مكونًا غير متكافئ بدرجة كافية لخفض نقطة التجمد ، كما يعتقد العلماء.

لم يكن الأمر كذلك حتى كشفت آفاق جديدة عن سطح بلوتو الشاب المبرح للبلوتو ، حيث بدأ معظم العلماء في التفكير في إمكانية وجود محيط (على الرغم من أن البعض فعل ذلك قبل وصول المركبة الفضائية). قامت آفاق جديدة بدراسة بلوتو بعمق لبضع ساعات فقط ، على الرغم من أنها استمرت في مراقبة كوكب القزم لعدة أشهر قبل وبعد مقاربة لها.

على النقيض من ذلك ، فإن بيرسيفون يهدف إلى الدخول إلى المدار في جميع أنحاء العالم الصغير لأكثر من ثلاث سنوات بقليل ، مما يتيح وجهات نظر عن قرب لفترة أطول. وقال آلان ستيرن ، المحقق الرئيسي في آفاق نيو هورايزون في نفس المؤتمر “لا يوجد بديل للقرب”.

ما سيدرسه بيرسيفون

كان بيرسيفون يدرس شكل بلوتو للبحث عن علامات على انتفاخ الأحفوري المحفوظ – “بطن البيرة” من نوع ما عندما تسحب الجاذبية على كتلة العالم. تتشكل الانتفاخات بسهولة أكبر عندما تكون الطبقات سائلة ، ويمكن تجميدها في مكانها. لم يلاحظ آفاق جديدة مثل هذا التراكم ، لكن بيرسيفون سيرسل أداة أكثر حساسية يمكن أن تجري فحصًا أكثر تفصيلاً.

وقال هويت في المؤتمر: “يجب أن تكون هذه المهمة قادرة على تصوير بلوتو بأكمله”. “يجب أن يكون هائلا.”

سوف يسعى بيرسيفون أيضًا إلى تحديد تكوين بلوتو وشارون ، باستخدام قياسات الجاذبية والتضاريس المشابهة لتلك التي اتخذت من قمر زحل إنسيلادوس ، وربما يحسب سمك طبقات الجليد الداخلية.

يعاني بلوتو من فصل الشتاء لمدة قرن من القرن الماضي ، وسيصل بيرسيفون إلى سميك منه. سيتم حماية الكثير من الكوكب القزم في الظلام ، وبالتالي فإن المهمة تتطلب أدوات قادرة على النظر في الحجاب. من شأن الكاميرات أن تقوم بتخطيط سطح العالم بأسره في عمق أكبر وفي أطوال موجية متفاوتة ، بما في ذلك النصف الذي كان يكتنفه عندما أبحرت آفاق جديدة في الماضي. كانوا يبحثون عن النقاط الساخنة ، وعلامات النشاط المستمر والانفجارات التي قد تشير إلى الداخل الدافئ ، وكذلك البحث عن مؤشرات على أن السطح قد تغير منذ ملاحظات 2015. سيوفرون أيضًا عددًا أكثر تفصيلاً في كل من Pluto و Charon ، مما سيساعد العلماء على فهم أفضل مدى نشاط حزام Kuiper على مر السنين.

على الرغم من أن العوالم الجليدية كثيرة في النظام الشمسي ، إلا أن كل من Pluto و Charon لهما ميزات سطح غير عادية. في منطقة Tartarus Dorsa في بلوتو ، تغطي شفرات الجليد الميثان السطح. يشتبه العلماء في أن هذه المسامير التي تشكلت من خلال التسامي كما تخطي الميثان على الفور من الصلبة إلى الغاز ، ولكن هذا ليس نهائيًا. ويحتوي Charon على جبل Ice Strange غمره خندق متجمد – وهي ميزة فريدة من نوعها بين القمم الجليدية. كلا السطحيين مغطاة بـ ICES الغريبة ، وسيكون فهم خصائصهما في درجات الحرارة الباردة على بلوتو مكونًا رئيسيًا في المهمة.

متعلق ب: جيمس ويب الفضاء تلسكوب ديفورات أصول شارون بلوتو الجليدية

في عام 1988 ، اكتشف علماء الفلك أجواءً غامضة حول بلوتو ، لكن تكوينه تخطىهم. أجاب آفاق جديدة على الأسئلة حتى عندما أثارت أكثر. من الغريب ، يبدو أن بلوتو يتخلص ببطء جزء من جوه على تشارون ، مما يخلق عمودًا أحمر مميزًا قد يغير نصفي الكرة الأرضية بمرور الوقت. أحد الأهداف الرئيسية لبرسيفون هو إجراء اكتشاف مباشر لتكوين الغلاف الجوي من خلال قياس الطيف الكتلي.

سوف بيرسيفون أيضا دراسة المساحة حول العالم الصغير. بلوتو بعيد جدًا بحيث يستغرق الضوء من الشمس ما يزيد قليلاً عن 5.5 ساعة للوصول إليه. من بلوتو ، الشمس هي بقعة تشبه النقاط في السماء.

لن يكون تشارون هو القمر الوحيد الذي يستهدفه المهمة. سيحدد وقت إطلاق Persephone عدد الأقمار الأصغر التي يمكن أن تلاحظها ، ولكن من المحتمل أن تلقي نظرة جيدة على الأقمار الصناعية الأربعة الأخرى أيضًا.

كشفت آفاق جديدة عن عصابات من الجليد المائي على Nix و Hydra و Kerberos ، بالإضافة إلى تلميحات من الأمونيا على Nix و Hydra. سيأخذ بيرسيفون أطيافًا أكثر تفصيلاً لهؤلاء الثلاثة ، وكذلك Styx ، ويحاول تحديد مقدار أسطحها ، إلى جانب Charon ، مع حطام من التصادم الذي من المحتمل أن يكون. على الرغم من أن أفضل الملاحظات للأقمار الصناعية الأصغر ستكون على الأرجح من قمر القمر الذي يدور حول المدار والأسوأ في القمر الخارجي في بلوتو ، قد يكون هيدرا ، وهو ذبابة من Kerberos أو Hydra ممكنًا ، اعتمادًا على المهمات التي تم إطلاقها ووصلت إلى Pluto.

سيبقى بيرسيفون في بلوتو لأكثر من ثلاث سنوات أرضية. خلال ذلك الوقت ، يمكن للمركبة الفضائية استخدام المدارات حول النظام الثنائي لفريقه في النهاية من الزوج.

إن تمديد المهمة لمدة عام واحد من شأنه أن يسمح للمركبة الفضائية بزيارة كائن حزام Kuiper آخر ، مثلما زار آفاق جديدة Arrokoth بعد بلوتو فلايبي. يعتمد هذا الامتداد على موعد إطلاق المهمة ووصلت ، ولكن يمكن أن توفر نظرة ثاقبة كبيرة على الحطام المتبقي من تشكيل النظام الشمسي. هذا من شأنه أن يوفر عائدًا علميًا كبيرًا ، لأن مسافة كائنات حزام كويبر تجعلهم يمثلون تحديًا للدراسة من الأرض.

بلوتو: الجيل القادم

لن تكون العودة إلى بلوتو مهمة غير رسمية. على الرغم من أن الأمر استغرق آفاقًا جديدة أقل من عقد من الزمان للقيام بالرحلة الأصلية ، فإن التغييرات في محاذاة الكواكب ستجعل رحلة الزيارة التالية بمفردها تستغرق ما يزيد قليلاً عن 27.5 عامًا وتتطلب خمسة مولدات حرارية من الجيل التالي (NGRTGs) ، البطاريات النووية التي تستخدم تحلل المواد الإشعاعية إلى الطاقة. سيتطلب عمر الرحلة الواسعة العديد من NGRTGs لإبقاء الأمور دافئة في درجات الحرارة المتجمدة من الفضاء. هذا أمر كبير في الوقت الذي لا يزال فيه البلوتونيوم لضوء الفضاء قسطًا. حاليًا ، هدف ناسا هو إنشاء 1.5 كيلوغرام من البلوتونيوم سنويًا ؛ تستخدم RTGs الحالية 4.8 كيلوغرام.

سيتطلب ذلك استثمارًا كبيرًا في البلوتونيوم لاستكشاف التخطيط الخارجي. سوف يستغرق أيضا استثمار مالي. وقالت هويت في عرضها التقديمي إن السعر المقدر لمهمة بيرسيفون هو 3 مليارات دولار.

مع إمكانات مهمة نصف القرن ، تحمل المركبة الفضائية العديد من أنظمة النسخ الاحتياطي. لكن ستيرن أشار إلى ذلك ، على الرغم من أن النطاق الزمني طويل ، إلا أنه لم يسمع به أحد. لا يزال تلسكوب هابل الفضائي في ناسا يعمل بعد 35 عامًا ، وكذلك مركبة الفضاء 1 و 2 من ناسا ، والتي تم إطلاقها قبل 48 عامًا.

التحدي الآخر لمهمة بيرسيفون يتعلق بالأشخاص الذين يعملون عليها. مع إمكانية إجراء مهمة مدتها 50 عامًا ، يقدر الباحثون أن بيرسيفون ستكون مهمة ثلاثية من الجيلات من شأنها أن تتجول في ثلاث مجموعات من العلماء خلال حياتهم المهنية. يجب نقل المعلومات والتدريب من جيل إلى آخر. في الواقع ، قال ستيرن إن تأخر المشاركة كانت واحدة من أصعب أجزاء التخطيط لمهمة آفاق جديدة.

وقال ستيرن “نحن نعرف كيف نفعل هذه الأشياء”. “عليك التحلي بالصبر ، وعليك أن تخطط لذلك.”

تتوفر فرص الإطلاق للمركبة الفضائية كل عام من 2029 إلى 2032. بعد ذلك ، يمنع مدار كوكب المشتري الفرص اللاحقة لعقد كامل.

قصص ذات صلة

– ربما ترك ثوران جليدي على بلوتو حفرة ضخمة على العالم المجمد

-قد تقدم ندبة بلوتو على شكل قلب أدلة على تاريخ العالم المجمد

– يقول علماء الأطباء أن 2 كواكب قزم النظام الشمسي قد تؤوي محيطات تحت الأرض

كانت بيرسيفون جزءًا من دراسة مفهوم المهمة الكوكبية التابعة لناسا ، والتي تمول مجموعة من المشاريع للسماح للدراسة العشرية باتخاذ قرارات مستنيرة بشأن المهام المستقبلية المحتملة.

وقال هاوت: “على الرغم من أنني أعتقد أن أي مهمة تحتاج إلى أكثر من RTG ستضرب من أجل الاختيار في الوقت الحالي ، أعتقد أن عملية القيام باقتراح المهمة كانت مفيدة”. لم يظهر الاقتراح أن مثل هذه المهمة صالحة فقط ، يمكن استخدام أجزاء منها ، مثل الجولة المدارية ، من قبل المهام الأخرى.

لكن لا تبحث عن بيرسيفون للسفر في المستقبل القريب: قد يمنع طلب الطاقة وحده الكتب الرسمية. كان اقتراح مهمة Howett واحدًا من العديد من المقاطعات التي طلبت المساعدة في إبلاغ المسح العشري التابع لناسا حول الأولويات والقتال للبعثات المستقبلية.

لكن وكالة الفضاء تواصل العمل على تحسين RTGs وتكنولوجياها الداعمة. يأمل Howett أن تطورات التكنولوجيا المستمرة ستعمل على تحسين احتمالات المهمة.

وقالت “أحد الأشياء التي أظهرها بيرسيفون هي أن العودة إلى بلوتو إلى المدار كان ممكنًا ، لكنها لم تكن رخيصة”. “يجب أن تكون مهمة على المستوى الرئيسي.”