شیمی پیچیده‌ای که در جو بالای سیاره‌ی کوتوله وجود دارد، ممکن است بتواند یکی از بزرگ‌ترین اسرار آن را توضیح دهد.

دمای جو پلوتو فقط حدود 70 درجه سلسیوس بیشتر از صفر مطلق است.

سرمای جو پلوتو بسیار استخوان‌سوزتر از آن است که از سیاره‌ای با 5 میلیارد کیلومتر فاصله از خورشید می‌توان انتظار داشت. پژوهشی جدید نشان می‌دهد این امر به دلیل مه و دودی است سیاره کوتوله را پوشانده است.

زی ژانگ (Xi Zhang) دانشمند سیاره‌‌شناس دانشگاه کالیفرنیا در سانتاکروز می‌گوید: «تمام سرمای جو این سیاره به دلیل وجود غبار است». وی به همراه هم‌کارانش یافته‌های خود را در مقاله 16 نوامبر نشریه Nature توضیح می‌دهند¹.

هنگامی که در ماه ژوئیه سال 2015 فضاپیمای نیو هورایزنز بر فراز پلوتو به پرواز درآمد، کشف کرد که دمای اتمسفر آن حدود 203- درجه سلسیوس است که فقط 70 درجه بالاتر از صفر مطلق می‌باشد². یعنی حدود 30 درجه سردتر از آن بود که انتظار می‌رفت و این موضوع رازی بزرگ برای دانشمندان حوزه سیاره‌شناسی بود.

برای فهم بهتر چگونگی جو جهان‌های یخی بزرگ دیگر در منظومه شمسی و ماورای آن، داشتن درکی صحیح از جو پلوتو ضروری است. لزلی یانگ (Leslie Young)، دانشمندی سیاره‌شناس از موسسه پژوهشی سَوت‌وست در بولدر کلرادو که در این پژوهش شرکت نداشت، می‌گوید: «تا وقتی دلیل هوای سرد را می‌دانیم، نمی‌توانیم از روی آن فصول دیگر را در پلوتو، که خیلی سردتر از سایر اجرام است، پیش‌بینی کنیم»

لایه‌ای از مه و دود

جو پلوتو بیشتر از نیتروژن و مقدار کمی از ترکیباتی نظیر متان تشکیل شده است. در بخش‌های بالایی جو (بین 500 تا 1000 کیلومتر بالاتر از سطح) نور خورشید واکنش‌های شیمیایی را موجب می‌شود که برخی از این گازها را به ذرات هیدروکربن جامد تبدیل می‌کند.

این ذرات به سمت پایین حرکت کرده و تقریباً در فاصله 350 کیلومتری سطح پلوتو، بر روی چیزهای دیگر انباشته شده تا زنجیره‌ای طولانی از مواد شیمیایی را شکل دهند. تا به امروز، بلندی این ذرات به 200 کیلومتر رسیده است و لایه‌ای ضخیم از غبار را تشکیل داده‌اند که به گزارش فضاپیمای نیو هورایزنز پلوتو کاملاً در این پوشش احاطه شده است.

ژانگ و هم‌کارانش تأثیر سرد و گرم کردن مولکول‌های گازی شکل جو پلوتو را بر ذرات غباری آن مقایسه کردند. پژوهش‌های پیشین نشان می‌دهد که وجود مولکول‌های گازی شکل، مانند هیدروژن سیانید، می‌تواند به توضیح دلیل سرد بودن جو پلوتو کمک کند³.  اما گروه ژانگ دریافتند که غبارات موجود تنها راهی است که به کمک آن، داده‌های به‌دست آمده از مدل آن‌ها، با دماهایی که نیو هورایزنز هنگام پرواز بر فراز این سیاره کوتوله اندازه‌گیری کرده است،‌ منطبق می‌شود.

ژانگ می‌گوید: «تفاوت اساسی آن‌ها در اندازه‌شان است». عرض مولکول نوعاً کمتر از یک نانومتر است، درحالی که عرض ذرات غبار چند صدنانومتر می‌باشد. این بدان معناست که گاز و غبار در جذب و بازتابش نور خورشید به دو شکل کاملاً متفاوت رفتار می‌کنند. به گفته ژانگ غبارها به نسبت گازها به شکل موثرتری گرم و سرد می‌شوند.

سارا هورست (Sarah Hörst)، دانشمند سیاره‌شناس دانشگاه جانز هاپکینز در شهر بالتیمور، ایالت مری‌لند می‌گوید: «این ایده‌ای تمیز و شسته و رفته است».

تانگی برتراند (Tanguy Bertrand)، دانشمند سیاره‌شناس از آزمایشگاه هواشناسی دینامیک در پاریس، که به همراه هم‌کارش فرانسوا فورگت (François Forget)، درباره جو پلوتو مطالعه کرده‌اند، می‌گوید احتمالاً تا پیش از این، دانشمندان به غبارات به عنوان عامل سرد شدن فکر نکرده بودند، زیرا لایه‌های غبار نور خورشید را سد نمی‌کند⁴. او می‌گوید: «به نظر این پژوهش بسیار متقاعدکننده است».

ایده‌های دیگر

اما پژوهش‌گران دیگر برای دلیل سردی جو پلوتو ایده‌های مختلفی پیشنهاد کرده‌اند. راجر یله (Roger Yelle) دانشمند سیاره‌شناس دانشگاه آریزونا در شهر توسان، در همایشی در لتونی در ماه سپتامبر، همانند این روشی را گزارش کرد. طبق مدل ارائه‌شده توسط گروه او، ترکیبی از هیدروژن سیانید، استیلن و گاز اتان می‌تواند چیزها را خنک کند. می‌دانیم همه این گازها در جو پلوتو وجود دارد.

گروه ژانگ و گروه یله باید نتایج متناقض خود را با یکدیگر تطبیق داده و به یک جمع‌بندی برسند. اما این نشست می‌تواند بعد از آن‌که تلسکوپ فضایی جیمز وب (James Webb) ناسا در سال 2019، پیشنهاد ژانگ را بررسی کرده، برگزار شود. اگر در واقع ذرات غبار عامل اصلی سرمای جو پلوتو باشد، موجب می‌شود که این سیاره کوتوله در طول موج‌های مادون قرمز میانه تقریباً روشن به چشم آید. ژانگ امیدوار است پلوتو را با تلسکوپ وب ببیند تا متوجه شود نتایج گروه وی درست است یا خیر.

نویسنده: Alexandra Witze

منبع: Hazy skies cool down Pluto

مرجع‌ها:

1.Zhang, X., Strobel, D. F. & Imanaka, H. Nature 551, 352–355 (2017).

2.Gladstone, G. R. et al. Science 351, aad8866 (2016).

3.Lellouch, E. et al. Icarus 286, 289–307 (2017).

4.Bertrand, T. & Forget, F. Icarus 287, 72–86 (2017)