مروری بر جدیدترین یافته‌های کاوشگر رُزِتا

0 0 0 0

توسط هلیا هوشمند , 8 فوریه 2015

اولین تجزیه و تحلیل کاملِ داده‌های فضاپیمای اروپایی رُزِتا^(۱) نشان می‌دهد که دنباله‌دار ۶۷-پی در دوردست‌های منظومه‌ی شمسی، جایی در کمربند کویپر، شکل گرفته است.

نتایجِ تحقیقاتِ اولیه‌‌ی رُزتا در آژانس فضایی اروپایی در هفت مقاله در نشریه‌ی هفتگی آمریکایی ساینس در ۲۲ ژانویه منتشر شده‌اند (به منابع در پایان این مقاله نگاه کنید). این مقالات چشم‌اندازی غنی و متنوع از مشهورترین دنباله‌دار تاریخ، ۶۷-پی چوریوموف – گراسیمنکو^(۲) در بر دارند. گزیده‌ای از تصاویر این مقالات در زیر آمده است. برخی از این تصاویر، اولین بار در ماه دسامبر و در گردهمایی اتحادیه‌ی ژئوفیزیک آمریکا ارائه شده است.

نمودار جاذبه

شکل ۱: پتانسیل گرانشی موثر دنباله‌دار در نواحی مختلف، که به علت حرکت چرخشیِ هسته موجب پیدایش نیروی گریز از مرکز می‌شود. همانطور که مشاهده می‌شود پتانسیل گرانشی در لبه‌ها بسیار بیشتر از ناحیه‌ی گردن است.

با استفاده از داده‌های اپتیکی، طیف‌سنجی و سیستم تصویربرداری از راه دورِ فروسرخ (OSIRIS) و همچنین ابزارِ رادیوییِ بررسی علوم، تیمِ ماموریت رزتا میدانِ گرانشیِ دنباله‌دار را محاسبه کرده‌اند. پتانسیل گرانشی (که در شکل ۱ نشان داده شده است) کششی را که از چرخش دنباله‌دار نشات می‌گیرد، نیز دربر می‌گیرد. نیروی حاصل از این پتانسیل در بالای لبه‌ها بیشترین مقدار را دارد، در حالی‌که این نیرو در ناحیه‌ی گردن – جایی که ذرات کوچک گرد و غبار به راحتی به هوا بلند می‌شوند – شش برابر ضعیف‌تر است. همچنین اعضای تیم با استفاده از این داده‌ها به محاسبه‌ی چگالیِ دنباله‌دار پرداخته‌اند. آن‌ها دریافته‌اند که این جسم، نسبتا کرکی و متخلخل بوده و چگالی آن نصف چگالی آب است. این اطلاعات سرنخی برای پیدا کردن ساختار و میزان استحکام آن به ما می‌دهد.

تنوع در جنس سطح

شکل ۲: مرزبندی نواحی مختلف روی سطح دنباله‌دار بر اساس ساختار و همچنین نامگذاریِ آن‌ها. تصاویر توسط OSIRIS ثبت شده‌اند.

تصاویری که دوربین OSIRIS ثبت کرده نواحی بسیار متفاوتی شامل تپه‌های شنی، سطوح موج‌دار و شکستگی‌ها را بر روی سطح دنباله‌دار آشکار می‌سازد. محققان رزتا، دنباله‌دار را به ناحیه‌هایی که با ساختار سطح تعریف می‌شوند، تقسیم می‌کنند. همان‌طور که در شکل دو مشاهده می‌شود، نامِ هر ناحیه برگرفته از نامِ خدایانِ مصر است. برای مثال، Hatmehit، تورفتگیِ همواری بر رویِ سَرِ دنباله‌دارِ اردکی شکل است که در واقع گودالی‌ست مملو از گرد و غبار که بر اثر برخورد ایجاد شده است. نواحی دیگر مانند Seth و Hathor، سطوح ناهموار با ساختار‌هایی شامل شیب‌های تند و صخره مانند هستند. وقتی می‌گوییم ساختارِ دنباله‌دار متخلل است منظورمان این است که ساختار‌های صخره مانندِ آن، در واقع همان گرد و غبار فشرده شده هستند. این‌گونه به نظر می‌‌آید که بسیاری از این ساختار‌ها از گاز و ذرات گرد و غباری که بر روی سطح در حال حرکت هستند، ساخته شده‌اند. نویسنده این مقاله آن را مانند حالتی که باد حرکت شن‌ها در صحرا را شکل می‌دهد، توصیف می‌کند.

سرنخ‌هایی از منشا

شکل ۳: شاخصه‌هایی با ابعاد تقریبیِ ۳ متر با نام “goosebump” بر روی سطح دنباله‌دار. اندازه‌ی برخی از این شاخصه‌ها به ۱۰۰ متر هم می‌رسد. تصویر بالا یکی از این برجستگی‌ها را در یک گودال فعال در ناحیه‌ی Seth نشان می‌دهد.

تصاویری که با بهترین وضوح تصویر (۱۵ سانتی‌متر در هر پیکسل) ثبت شده‌اند، ساختاری را نشان می‌دهند که به تاریخچه‌ی دنباله‌دار اشاره دارد. شاخصه‌هایی به عرض سه متر با نام “goosebump” که در شکل ۳ هم مشاهده می‌شوند، به سمت گودالی در ناحیه‌ی Seth کشیده شده‌اند. این شاخصه‌ها در همه‌ی نواحی دنباله‌دار یافت می‌شوند. هولگر سیرکس از موسسه‌ی تحقیقاتیِ منظومه شمسیِ ماکس پلانک در گوتینگنِ آلمان، که محققِ اصلیِ دوربین OSIRIS است می‌گوید: “اجسام ریگ مانند، در مقیاس تاریخی به زمانی اشاره دارند که ریز‌‌دانه‌هایِ گرد و غبار و یخ دراوایلِ عمرِ منظومه شمسی کنار هم جمع شده و انبوهه‌هایی را ایجاد می‌کردند. فرض بر این است که این ذرات می‌توانند بلوک‌های ساختمانیِ دنباله‌دار باشند.”

معمای گردن

شکل ۴: تصویر سمت چپ انرژیِ کلِ دریافتی از خورشید در هر چرخش را، در روز ۶ آگوست ۲۰۱۴ نشان می‌دهد. انرژی دریافتی موجب روشنایی سطح دنباله‌دار می‌شود. ناحیه‌ی میانیِ گردن (Hapi) تقریبا ۱۵ درصد انرژی کمتری نسبت به درخشان‌ترین ناحیه (در هر چرخش)، دریافت می‌کند. اگر خودگرمایش را در نظر نگیریم این مقدار به ۳۰ درصد می‌رسد. تصویر سمت راست، مانند تصویر سمت چپ است با این تفاوت که مقدار کل انرژی دریافتی را در کلِ مدتِ حرکتِ مداری نشان می‌دهد. مقدار این گرما در کل سطح فقط ۵۰ درصد تغییر می‌کند. نیمکره‌ی دیگر دنباله‌دار لزوما همین مقدار انرژی را دریافت می‌کند، اما با نرخ بیشتر و در زمان کوتاهتر.

داده‌های به‌دست‌آمده از چندین وسیله نشان می‌دهند که ناحیه‌ی گردنِ دنباله‌دار، اصلی‌ترین منبعِ شارشِ گاز و گرد و غبار است. برای درک این‌که چرا این ناحیه به شدت فعال است، اعضای تیم رزتا، میزانِ انرژی حرارتی را که در هر ۱۲.۴ ساعت چرخش (شکل ۴ تصویر راست) و هر ۶.۵ سال گردش به دور خورشید (شکل ۴ تصویر چپ) به سطح اصابت می‌کند، بررسی کرده‌اند. ناحیه‌ی گردن نسبت به سایرِ نواحیِ دنباله‌دار انرژی کمتری از خورشید دریافت می‌کند، زیرا این ناحیه در سایه قرار گرفته است. اما محققان دریافته‌اند که اثرِ به تله‌اندازیِ تابشِ خورشید که بین دو دیوار صخره‌ایِ ناحیه‌ی گردن پرش می‌کند این کمبود را جبران می‌نماید. یکی دیگر از دلایل ممکن برای توجیه میزانِ فعالیتِ بالای این ناحیه، کششِ گرانشیِ کم آن است. این به این معنی است که نیروی کمی لازم است تا ذرات گرد و غبار پراکنده شوند. همچنین این ناحیه ممکن است شامل ترکیب ساختاری‌ متفاوتی از سایر نواحی باشد و یا دسترسی نزدیک‌تری به منابعِ آب زیر سطح داشته باشد. این موضوع که آیا پیدایشِ ناحیه‌ی گردن حاصلِ اتصال دو دنباله‌دار است یا ناشی از فرسایش در یک دنباله‌دار، سؤالی‌ است که اعضای تیم هنوز پاسخی برای آن نیافته‌اند. سیرکس می‌گوید تفاوت‌ها بین لبه‌های دنباله‌دار حاکی از تشکیل‌دهنده‌های آن‌هاست، ولی تا کنون به نظر می‌آید که دو لبه، ساختاری بسیار شبیه به هم دارند.

تغییرات گیسو

دنباله‌دار چرخان

موادی که از گیسو به فضا متصاعد می‌شوند، توسط طیف سنجِ مداریِ رزتا (ROSINA) اندازه‌گیری می‌شوند. این اندازه‌گیری که برای بررسی خنثی یا یونیزه بودن ذرات صورت می‌گیرد، مقادیر متفاوتی از آب، مونوکسیدکربن و دی‌اکسیدکربن را نشان می‌دهد. چگونگیِ تغییراتِ نسبت دی‌اکسیدکربن به آب بر روی سطح دنباله‌دار، از ۱۷ آگوست تا ۲۲ سپتامبر ۲۰۱۴ در ویدئوی بالا آمده است. به نظر می‌آید که این ترکیبات در طی دوره‌ی چرخش ۱۲.۴ ساعته و با تغییر فصل، تغییر می‌کنند.

نزدیک شدن از دور

شکل ۵: برای اندازه‌گیری وابستگیِ میزانِ بازتاب به طول موج یا همان شیب طیفی (Spectral Slope)، تصویرهایی با وضوح فضایی یک درجه در یک درجه، نمونه‌گیری شده و به صورت طرح‌وار برای چرخش‌های مختلف در مدلِ شکلِ هسته آورده شده‌اند. شیب طیفی در طیف مرئی (سمت چپ) و فروسرخ (سمت راست) به صورت درصد در هر کیلو آنگستروم گزارش شده است. این مقادیر توسط ۱۶۰ مشاهده‌کننده از ۷ آگوست تا ۲ سپتامبر ۲۰۱۴ به دست آمده است.

تصاویر مرئی و فروسرخ از سطحِ ۶۷-پی، توسط طیف‌سنجِ تصویریِ فروسرخ و مرئی (VIRTIS) ثبت شده است. این تصاویر (شکل ۵) نشان می‌دهند که مقادیر زیادی از ترکیبات آلی کدر رنگ و مقادیر بسیار کمی از یخ وجود دارد. این یافته با این نظریه که منشا دنباله‌دار مکانی دورتر مانند کمربند کویپر (آن سوی مدار نپتون) باشد مطابقت دارد، در حالی‌که مدار کنونی‌ دنباله‌دار پیش‌بینی منشأیی نزدیک‌تر به مشتری را دارد.

تصویر بالای صفحه نیز تصویر بی‌نظیری از دنباله‌دار ۶۷-پی است که فضاپیمای رزتا تهیه کرده‌ است. در این تصویر فوران‌های گاز و غباری را می‌بینید که با نزدیک‌شدن دنباله‌دار به خورشید از هسته‌ی آن خارج می‌شود.