اقیانوس های نپتون و اورانس ممکن است سرشار از منیزیم باشند - وبلاگ خطاطی

به گزارش وبلاگ خطاطی، مانند نمک موجود در اقیانوس های زمین، یک پژوهش تازه بیان می نماید که اقیانوس های اعماق سیاره های یخی نپتون و اورانوس می توانند غنی از منیزیم باشند.

در حالی که دانشمندان اطلاعات قابل توجهی از سیاره های سنگی منظومه شمسی مانند مریخ و زمین جمع آوری نموده اند اما درباره سیارات غنی از آب یخ زده، یعنی نپتون و اورانوس اطلاعات بسیار کمی در دست است.

در مطالعه تازه ای که در نشریه Nature Astronomy منتشر شده، تیمی از دانشمندان دما و فشار داخلی نپتون و اورانوس را در محیط آزمایشگاهی شبیه سازی کردند و با این کار شناخت بیشتری از شیمی لایه های عمیق این سیارات به دست آوردند. یافته های آن ها همچنین سرنخی از ترکیبات اقیانوس ها در سیاره های فراخورشیدی غنی از آب فراهم می نماید.

معمولا تصور می گردد که نپتون و اورانوس دارای لایه های جداگانه تعیینی باشند که شامل یک جو، یخ یا مایع، یک گوشته سنگی و یک هسته فلزی است. برای این مطالعه اخیر، تیم پژوهشی به ویژه به برهم کنش احتمالی میان آب و سنگ در فضای عمیق داخلی علاقه نشان داد.

تیهون کیم (Taehyun Kim) از دانشگاه یونسی (Yonsei University) کره جنوبی گفت: ما به وسیله این مطالعه کوشش کردیم تا دانش خود را درباره فضای عمیق این غول های یخی افزایش دهیم و تعیین کنیم که فعل و انفعالات آب-سنگ در شرایط شدید می تواند وجود داشته باشد.

او اضافه کرد: غول های یخی و بعضی از سیاره های فراخورشیدی برخلاف سیاره های سنگی دارای لایه های آب بسیار ژرفی هستند. بنابراین از دید ما در این لایه های درونی احتمال مخلوط شدن دو ماده سازنده سیاره یعنی آب و سنگ در مقیاس اتمی وجود دارد.

برای ایجاد شرایط مشابه لایه های عمیق آب روی نپتون و اورانوس در آزمایشگاه، پژوهشگران ابتدا مواد معدنی معمولی سنگ ساز، الیوین (Olivine) و فروپریکلاز (Ferropericlase) را در آب غوطه ور و سپس نمونه را در یک سندان آزمایش فشرده کردند. در نهایت برای آنالیز واکنش میان مواد معدنی و آب، در حالی که با لیزر نمونه را تا دمای بالا گرم کردند، اندازه گیری های پرتو ایکس انجام دادند.

واکنش شیمیایی حاصل، منجر به غلظت بالای منیزیم در آب شد. طبق یافته ها، این تیم نتیجه گرفت که اقیانوس های موجود در سیاره های پر آب، ممکن است ویژگی های شیمیایی اقیانوس های زمین را نداشته باشند و فشار زیاد باعث می گردد که این اقیانوس ها سرشار از منیزیم باشند.

سانگ-هئون دن شیم (Sang-Heon Dan Shim) از نویسندگان این مقاله از دانشگاه ایالتی آریزونا گفت: ما دریافتیم که حل شدن منیزیم در آب در فشارهای زیاد افزایش می یابد. در حقیقت منیزیم ممکن است به اندازه نمک موجود در اقیانوس زمین، در لایه های آب اورانوس و نپتون حل گردد.

این ویژگی ها همچنین ممکن است به حل این معما یاری نمایند که چرا جو اورانوس بسیار سردتر از نپتون است در حالی که هر دو سیاره غنی از آب هستند. اگر منیزیم بسیار بیشتری در لایه های آب اورانوس زیر اتمسفر وجود داشته باشد، می تواند از خروج گرما از فضای داخلی به جو جلوگیری کند. به گفته شیم این آب غنی از منیزیم می تواند ماند یک پتوی گرمایی برای فضای داخلی سیاره عمل کند.

این آزمایش های فشار و دمای بالا همچنین می تواند به دانشمندان یاری کند تا درک بهتری از سیاره های خارج از منظومه شمسی با شعاع یا جرم کمتر از نپتون داشته باشند. سیارات زیر-نپتونی (sub-Neptune) متداول ترین نوع سیاره های فراخورشیدی هستند که تا به امروز شناسایی شده اند. به گفته دانشمندان ممکن است بسیاری از این نوع سیارات فراخورشیدی، دارای لایه غنی از آب با فضای داخلی سنگی باشند.

اکنون این مطالعه جدید نشان می دهد که اقیانوس های عمیق این سیارات فراخورشیدی بسیار متفاوت از زمین هستند و ممکن است غنی از منیزیم باشند. شیم اعلام کرد: اگر یک فرآیند اولیه بتواند واکنش آب و سنگ را در این سیارات فراخورشیدی فراهم کند، بالاترین لایه آب ممکن است غنی از منیزیم باشد و احتمالا بر تاریخ گرمایی سیاره اثرگذار است.

این تیم پژوهشی امیدوار است برای گام های بعدی آزمایش های فشار و دمای بالا را تحت شرایط متفاوتی ادامه دهد تا درباره ترکیب این نوع سیارات بیشتر بیاموزد. به گفته کیم: این آزمایش طرحی را برای کشف بیشتر پدیده های ناشناخته در غول های یخی در اختیار ما قرار می دهد.

عکس کاور: طرحی از شبیه سازی دما و فشار بالای لایه های عمیق اورانوس و نپتون در شرایط آزمایشگاهی که به فراوری منیزیم می انجامد.

Credit: Shim/ASU

منبع: Phys.Org