مطالعه‌‌ی فروپاشی صخره‌ای بر روی دنباله‌دار ۶۷-پی چوریوموف-گراسیمِنکو

مطالعه‌‌ی فروپاشی صخره‌ای بر روی دنباله‌دار ۶۷-پی چوریوموف-گراسیمِنکو

در میان انبوهی از تصاویر ارسالی توسط دوربین اوسیریس و دوربین هدایتی روزتا، پژوهشگران گروه اوسیریس در این مقاله به مطالعه‌ی سیر تکاملی فروپاشی صخره‌ای بر روی دنباله‌دار ۶۷-پی چوریوموف-گراسیمنکو، به نام صخره‌ی آسوان(۱)، پرداخته‌اند (شکل ۱-a). تحول این صخره از آنجا حائز اهمیت است که علاوه بر فروریزش، منجر به فورانی(۲) از گرد و غبار نیز شده است. این گردوغبار در تاریخ ۱۰ جولای در تصویر دوربین هدایتی رزوتا ثبت شده است (شکل ۱-b).

شکل ۱: a- تصویر اوسیریس از صخره‌ی آسوان به تاریخ 4 جولای، در حالی که هیچ اثری از نقاط روشن مشاهده نمی‌شود. محل صخره بر روی مدل سه بعدی هسته‌ی دنباله‌دار با پیکان قرمز مشخص شده است. b- تصویر دوربین هدایتی روزتا در تاریخ 10 جولای که پیکان سفید اشاره به فوران در محل صخره‌ی آسوان دارد.

شکل ۱: a- تصویر اوسیریس از صخره‌ی آسوان به تاریخ ۴ جولای، در حالی که هیچ اثری از نقاط روشن مشاهده نمی‌شود. محل صخره بر روی مدل سه بعدی هسته‌ی دنباله‌دار با پیکان قرمز مشخص شده است. b- تصویر دوربین هدایتی روزتا در تاریخ ۱۰ جولای که پیکان سفید اشاره به فوران در محل صخره‌ی آسوان دارد.

میزان جرم جدا شده از هسته‌ی دنباله‌دار بر اثر فوران، با استفاده از روش استریوفتوگرامتری(۳)، حدود نیم میلیون تا یک میلیون کیلوگرم تخمین زده شده است. همچنین، با استفاده از مدل سه‌بعدی دنباله‌دار قبل و بعد از فروپاشی ابعاد و حجم کل ماده‌ی فروپاشی شده از صخره‌ی آسوان ۲.۲ در ۱۰ به توان ۴ مترمربع تخمین زده شده است. در شکل ۲، تصاویر دوربین اوسیرس به خوبی وضعیت صخره‌ی آسوان را قبل و بعد از فروپاشی نشان می‌دهد. تصاویر ِدوربین اوسیریس از صخره‌ی آسوانِ دنباله‌دار ۶۷-پی در طول‌موج‌های گوناگون، امکان مطالعات طیف‌سنجی از این رخداد را به خوبی فراهم کرده است. این تصاویر در روزهای پس از فروپاشی (۱۹ جولای) ثبت شده‌اند.

پژوهشگران با انتخاب پنج ناحیه از دیواره‌ی صخره‌ی(۴) آسوان (شکل ۲) در تصاویر ِدوربین اوسیریس در چندین طول‌موج به مطالعات طیف سنجی از این رخداد پرداخته‌اند. نتایج نشان می‌دهد تصویر لبه‌ی صخره در نور بازتابیده از آن در محدوده‌ی طول موج ۶۰۰ – ۹۰۰ نانومتر اشباع شده است و ضریب بازتاب (آلبدو) آن شش مرتبه بیشتز از ضریب بازتاب کلی دنباله‌دار ۶۷-پی است. این رفتار طیفی نشان از وجود مواد بکر غنی از یخ دارد. در مقابل، زمین مسطح بالای صخره(۵) رفتار طیفی معمولی و مشابه به سایر ناحیه‌های تاریک دنباله‌دار را از خود نشان می‌دهد.

شکل ۲: تصویر رنگی از دنباله‌دار در 19 جولای. صخره‌ی آسوان نیز از نزدیک نشان داده شده‌ است. پنج نقطه‌ی رنگی برای مطالعه‌ی رفتار طیفی بر روی صخره مشخص شده است.

شکل ۲: تصویر رنگی از دنباله‌دار در ۱۹ جولای. صخره‌ی آسوان نیز از نزدیک نشان داده شده‌ است. پنج نقطه‌ی رنگی برای مطالعه‌ی رفتار طیفی بر روی صخره مشخص شده است.

عواملی که شرایط تضعیف صخره را مهیا ساخته‌اند با آنالیز ویژگی‌های ترموفیزیکی(۶) صخره قبل از فروپاشی، محک زده شده‌اند. شرایط ترموفیزیکی براساس مدت زمانی که سطح در معرض تابش نور خورشید قرار می‌گیرد، تعیین می‌شود. بر این اساس، دو ناحیه شامل دیواره‌ی صخره و زمین مسطح بالای صخره را، بر روی مدل سه بعدی گرمایی هسته‌ی دنباله‌دار در نظرگرفته‌اند (شکل ۴). در واقع، این دو ناحیه علاوه بر رفتار طیفی متفاوت، دارای رفتار دمایی کاملا متفاوتی نیز هستند. پژوهشگران بر این باورند که این تفاوت گرمایی ناشی از جمع شدن گرادیان گرمایی ایجاده شده به علت الگوی تابش روزانه بر روی سطح دنباله‌دار است. و دلیل اصلی این الگوی تابش، شکل نامنظم (دولبی) و کجی محور چرخش ۶۷-پی است.

شکل ۳: تصاویر دوربین اوسیریس از صخره‌ی آسوان با وضوح متفاوت از یک دهم تا نیم متر بر پیکسل. شکاف پیش از فروریزش (a,b,d,e)، و وضعیت صخره پس از فروریزش (c,f) نیز نشان داده شده است. دایره‌ی سفید، سنگ کنار صخره را که در همه تصاویر دیده می‌شود، مشخص کرده است. پیکان‌های سفید به شکاف پیش از فروریزش صخره اشاره دارد و پس از فروریزش، لبه تیز جدیدی را که ایجاد شده است، نشان می‌دهد.

شکل ۳: تصاویر دوربین اوسیریس از صخره‌ی آسوان با وضوح متفاوت از یک دهم تا نیم متر بر پیکسل. شکاف پیش از فروریزش (a,b,d,e)، و وضعیت صخره پس از فروریزش (c,f) نیز نشان داده شده است. دایره‌ی سفید، سنگ کنار صخره را که در همه تصاویر دیده می‌شود، مشخص کرده است. پیکان‌های سفید به شکاف پیش از فروریزش صخره اشاره دارد و پس از فروریزش، لبه تیز جدیدی را که ایجاد شده است، نشان می‌دهد.

در توصیف الگوی تابش خورشید بر روی این صخره، مهم است بدانیم که دو ماه پیش از فروریزش صخره، یعنی ۱۰ می، دنباله‌دار از نقطه اعتدال مداری‌اش به دور خورشید گذشته است و دو ماه بعد، ۱۰ جولای، دیواره‌ی صخره و زمین مسطح بالای صخره شرایط تابشی متمایزی از یکدیگر  راتجربه می‌کنند. به این صورت که دیواره‌ی صخره، در ۱۰ جولای به مدت ۱٫۵ ساعت در معرض مستقیم تابش عمودی نور خورشید قرار می‌گیرد و شار گرمایی این ناحیه، در مقایسه با مقدار آن در اعتدال ۴۵۰ وات بر مترمربع افزایش یافته و به مقدار ۷۴۰ وات بر مترمربع می‌رسد. در مقابل، زمین مسطح بالای صخره برای مدت کوتاهی نور مستقیم خورشید را دریافت می‌کند و بنابراین شار گرمایی‌اش برابر با ۶۶ وات بر متربع است، که کمتر از مقدار قبلی‌اش در ماه می (زمان اعتدال دنباله دار، ۲۷۰ وات بر مترمربع) است.

شکل 4: نمای سه‌بعدی از توزیع دما براساس مدل ترموفیزیکی در محل صخره‌ی آسوان. دیواره‌ی صخره و زمین مسطح بالای صخره با پیکان‌های سفید در تصویر مشخص شده‌اند.

شکل ۴: نمای سه‌بعدی از توزیع دما براساس مدل ترموفیزیکی در محل صخره‌ی آسوان. دیواره‌ی صخره و زمین مسطح بالای صخره با پیکان‌های سفید در تصویر مشخص شده‌اند.

همچنین برای تکمیل مطاله بر روی این رخداد خاص، توده‌ی سنگریزه(۷) در پایِ صخره‌ی آسوان، قبل و پس از فروریزش صخره مورد بررسی قرار گرفته است. در شکل ۵ تصاویری از وضعیت پایِ صخره آسوان نشان داده شده است. همان‌طور که در شکل ۵ مشخص است افزایش چگالی و زبری سطح پس از فروریزش در مقایسه با پیش از آن به خوبی مشهود است، که این به علت افزایش سنگریزه‌هایی با اندازه‌هایی در حدود ۱٫۵ تا ۳ متر است. درواقع روش توزیع فراوانی اندازه‌ی(۸) سنگریزه‌ها نشان می‌دهد که دیواره‌ی فروریخته به طور غالب تکه‌های کوچکتر تولید می‌کند. در مقایسه با وضعیت مشابه فروریزش بر روی زمین، جایی که آوار باقیمانده از صخره‌ها مطالعه شده، شواهد بر این است که فروریزش صخره‌ها با قطعات ریز مواد همراه است و تعداد بسیار کمی قطعات بزرگ یافت شده است. با تعمیم دادن نتایج روش توزیع فراوانی اندازه به اندازه‌های کوچکترِ (نیم متری)، پژوهشگران تخمین زده‌اند که ۹۹ درصد از حجم دیواره‌ی فروریخته در پایِ صخره آسوان توزیع شده است و فقط ۱ درصد از آن هنگام فروریزش در فضای اطراف از دست رفته است. جالب است که این یافته با جرمی که از گرد و غبار که تخمین زده شده ناشی از فوران است، همخوانی دارد .در آخر پژوهشگران بر این باورند که فروریزش صخره یکی از فرآیندهای مهم در شکل‌گیری سطح دنباله‌دار است و در ادامه امیدوارند با بررسی بیشتر آن‌ها به شناخت بهتری از رابطه‌ی فروریزش‌ها با فوارن‌ها و تشکیل توده‌ی سنگریزه درپایِ صخره‌ها دست یابند.

شکل ۵: ستون سمت چپ تصویر، سه تصویر دوربین اوسیریس را نشان می‌دهد که برای شمارش تعداد سنگریزه‌ها استفاده شده‌اند. ستون سمت راست، سه قسمت بزرگنمایی شده را مشخص می‌کند. در این ناحیه‌ها، توزیع فراوانی سنگریزه‌هایی که براساس اندازه (متر) گروه‌بندی شده‌اند، با دایره های کوچک رنگی به نشان داده شده است. هر گروه با رنگ متفاوتی مشخص شده است.

شکل ۵: ستون سمت چپ تصویر، سه تصویر دوربین اوسیریس را نشان می‌دهد که برای شمارش تعداد سنگریزه‌ها استفاده شده‌اند. ستون سمت راست، سه قسمت بزرگنمایی شده را مشخص می‌کند. در این ناحیه‌ها، توزیع فراوانی سنگریزه‌هایی که براساس اندازه (متر) گروه‌بندی شده‌اند، با دایره های کوچک رنگی به نشان داده شده است. هر گروه با رنگ متفاوتی مشخص شده است.

برای مشاهده‌ی ویدئوی جالبی که بر اساس این پژوهش ساخته شده است اینجا را کلیک کنید.

(۱) Aswan cliff
(۲) Outburst
(۳) Stereophotogrammetry
(۴) cliff wall
(۵) Plateau
(۶) Thermophysical. ویژگی‌های ترموفیزیکی، ویٰژگی‌هایی از ماده است که با دما تغییر می‌کند اما خاصیت شیمیایی ماده را تغییر نمی‌دهد.
(۷) boulder
(۸) size-frequency distribution, SFD

عنوان اصلی مقاله: The pristine interior of comet 67P revealed by the combined Aswan outburst and cliff collapse
نویسندگان: M. Pajola, S. Hoefner and the OSIRIS team
این مقاله در نشریه Nature Astronomy چاپ شده است.
لینک مقاله‌ی اصلی: https://www.nature.com/articles/s41550-017-0092
گردآوری: نفیسه معصوم‌زاده

 

دسته‌ها: مقالات روز

درباره نویسنده

نفیسه معصوم‌زاده

پژوهشگر پسادکترا در زمینه‌ی فیزیک سیاره‌ای (و به‌ طور خاص سنجش از راه دور سیارات) و عضو گروه سیستم اوسریس (دوربین فضا پیمای رُزتا) است . او دانش‌آموخته‌ی فیزیک از دانشگاه اصفهان (کارشناسی)، اخترفیزیک از دانشگاه تبریز (کارشناسی ارشد)، و اخترفیزیک از دانشگاه گوتینگن ِآلمان (دکترا) است. او در طول دوره‌ی دکترا و قسمتی از دوره‌ی پسادکترایش در «مؤسسه‌ی ماکس پلانک برای تحقیقات منظومه‌ی خورشیدی» با استفاده از داده‌های اپتیکی سیستم اوسریس از سیارک‌های اِشتاین، لوتشیا و هم‌چنین هسته‌ی دنباله‌دار چوریوموف‌ـ‌گراسیمنکو (۶۷‌‌پی) به مطالعه‌ی فوتومتریکی و طیفی از سطح این اجرام پرداخته است.

یک دیدگاه بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.
بخش‌های لازم مشخص شده‌اند*