ดาวพลูโต

นับตั้งแต่ยานอวกาศ New Horizons ของ NASA บินผ่านดาวพลูโตเมื่อปีที่แล้ว มีหลักฐานเพิ่มขึ้นว่าดาวเคราะห์แคระดวงนี้อาจมีมหาสมุทรเหลวอยู่ใต้เปลือกน้ำแข็ง ตอนนี้ จากการสร้างแบบจำลองการเปลี่ยนแปลงของผลกระทบที่สร้างหลุมอุกกาบาตขนาดใหญ่บนพื้นผิวดาวพลูโต ทีมนักวิจัยได้ทำการประเมินใหม่ว่าชั้นของเหลวนั้นหนาแค่ไหน การศึกษาซึ่งนำโดยนักธรณีวิทยาแห่งมหาวิทยาลัยบราวน์ แบรนดอน จอห์นสัน และตีพิมพ์ในวารสาร Geophysical Research Lettersพบว่ามีความเป็นไปได้สูงที่จะมีน้ำในสถานะของเหลวมากกว่า 100 กิโลเมตรอยู่ใต้พื้นผิวของดาวพลูโต การวิจัยยังเสนอเงื่อนงำเกี่ยวกับองค์ประกอบของมหาสมุทรนั้น ซึ่งบ่งชี้ว่ามหาสมุทรน่าจะมีปริมาณเกลือคล้ายกับทะเลเดดซี “แบบจำลองความร้อนภายในของดาวพลูโตและหลักฐานการแปรสัณฐานที่พบบนพื้นผิวบ่งบอกว่าอาจมีมหาสมุทรอยู่ แต่มันไม่ง่ายเลยที่จะอนุมานขนาดของมันหรืออย่างอื่นเกี่ยวกับมัน” จอห์นสัน ผู้ช่วยศาสตราจารย์ภาควิชาโลกสิ่งแวดล้อมของบราวน์กล่าว และวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ "เราสามารถใส่ข้อจำกัดบางอย่างเกี่ยวกับความหนาของมันและได้เบาะแสเกี่ยวกับการจัดองค์ประกอบ" การวิจัยมุ่งเน้นไปที่ Sputnik Planum ซึ่งเป็นแอ่งน้ำที่มีความกว้าง 900 กิโลเมตร ซึ่งประกอบกันเป็นกลีบทางทิศตะวันตกซึ่งเป็นลักษณะรูปหัวใจอันโด่งดังที่เปิดเผยระหว่างที่ยานนิวฮอไรซันส์บินผ่าน แอ่งน้ำนี้ดูเหมือนจะถูกสร้างขึ้นจากแรงกระแทก ซึ่งน่าจะเกิดจากวัตถุที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 200 กิโลเมตรหรือใหญ่กว่านั้น เรื่องราวของแอ่งน้ำที่เกี่ยวข้องกับมหาสมุทรสมมติของดาวพลูโตเริ่มต้นจากตำแหน่งของมันบนโลกเมื่อเทียบกับดวงจันทร์ดวงใหญ่ที่สุดของดาวพลูโตที่ชื่อชารอน ดาวพลูโตและชารอนถูกน้ำขึ้นน้ำลงล็อคซึ่งกันและกัน หมายความว่าพวกเขามักจะแสดงใบหน้าที่เหมือนกันให้กันและกันเสมอเมื่อหมุนตัว Sputnik Planum ตั้งอยู่บนแกนน้ำขึ้นน้ำลงโดยตรงที่เชื่อมระหว่างสองโลก ตำแหน่งนั้นบ่งชี้ว่าแอ่งน้ำมีสิ่งที่เรียกว่าความผิดปกติของมวลเป็นบวก ซึ่งมีมวลมากกว่าค่าเฉลี่ยสำหรับเปลือกโลกที่เป็นน้ำแข็งของ ดาวพลูโต เมื่อแรงโน้มถ่วงของ Charon ดึงดาวพลูโต มันจะดึงตามสัดส่วนมากขึ้นในบริเวณที่มีมวลสูง ซึ่งจะทำให้ดาวเคราะห์เอียงจนกระทั่ง Sputnik Planum อยู่ในแนวเดียวกับแกนน้ำขึ้นน้ำลง แต่ความผิดปกติของมวลในเชิงบวกจะทำให้ Sputnik Planum เป็นเป็ดที่แปลกประหลาดเล็กน้อยเมื่อหลุมอุกกาบาตไป "หลุมอุกกาบาตโดยพื้นฐานแล้วเป็นหลุมบนพื้น" จอห์นสันกล่าว "คุณกำลังนำวัสดุจำนวนมากและระเบิดมันออกไป ดังนั้นคุณจึงคาดว่ามันจะมีมวลผิดปกติเป็นลบ แต่นั่นไม่ใช่สิ่งที่เราเห็นใน Sputnik Planum นั่นทำให้ผู้คนคิดว่าคุณจะได้รับความผิดปกติของมวลที่เป็นบวกนี้ได้อย่างไร" ส่วนหนึ่งของคำตอบคือ หลังจากที่มันก่อตัวขึ้น แอ่งน้ำก็ถูกเติมด้วยน้ำแข็งไนโตรเจนบางส่วน ชั้นน้ำแข็งนั้นเพิ่มมวลบางส่วนให้กับแอ่ง แต่ตัวมันเองไม่หนาพอที่จะทำให้ Sputnik Planum มีมวลเป็นบวกได้ จอห์นสันกล่าว ส่วนที่เหลือของมวลนั้นอาจเกิดจากของเหลวที่ซุ่มซ่อนอยู่ใต้พื้นผิว เช่นเดียวกับลูกโบว์ลิ่งที่หล่นบนแทมโพลีน แรงกระแทกขนาดใหญ่จะสร้างรอยบุ๋มบนพื้นผิวดาวเคราะห์ แล้วตามด้วยการดีดกลับ การดีดกลับนั้นดึงวัสดุขึ้นจากส่วนลึกภายในดาวเคราะห์ หากวัสดุที่อยู่ใต้หลุมมีความหนาแน่นมากกว่าสิ่งที่ถูกระเบิดออกไป หลุมอุกกาบาตจะมีมวลเท่าเดิมก่อนที่จะเกิดการกระแทก นี่คือปรากฏการณ์ที่นักธรณีวิทยาเรียกว่าการชดเชยไอโซสแตติก น้ำมีความหนาแน่นมากกว่าน้ำแข็ง ดังนั้นหากมีชั้นของน้ำที่เป็นของเหลวอยู่ใต้เปลือกน้ำแข็งของดาวพลูโต มันก็อาจจะพอกพูนขึ้นตามการชนของ Sputnik Planum ซึ่งทำให้มวลของปล่องภูเขาไฟเย็นลง หากแอ่งน้ำเริ่มต้นด้วยมวลที่เป็นกลาง ชั้นไนโตรเจนที่ทับถมในภายหลังจะเพียงพอที่จะสร้างความผิดปกติของมวลที่เป็นบวก "สถานการณ์นี้ต้องการมหาสมุทรที่เป็นของเหลว" จอห์นสันกล่าว "เราต้องการเรียกใช้แบบจำลองคอมพิวเตอร์ของผลกระทบเพื่อดูว่านี่คือสิ่งที่จะเกิดขึ้นจริงหรือไม่ สิ่งที่เราพบคือการผลิตความผิดปกติของมวลที่เป็นบวกนั้นจริง ๆ แล้วค่อนข้างไวต่อความหนาของชั้นมหาสมุทร นอกจากนี้ยังไวต่อวิธีการ มหาสมุทรมีความเค็ม เพราะปริมาณเกลือมีผลต่อความหนาแน่นของน้ำ" แบบจำลองจำลองผลกระทบของวัตถุที่มีขนาดใหญ่พอที่จะสร้างแอ่งขนาดเท่า Sputnik Planum ที่พุ่งชนดาวพลูโตด้วยความเร็วที่คาดไว้สำหรับส่วนนั้นในระบบสุริยะ การจำลองนี้สันนิษฐานว่าชั้นน้ำใต้เปลือกโลกมีความหนาต่างๆ กัน ตั้งแต่ไม่มีน้ำเลยไปจนถึงชั้นที่มีความหนา 200 กิโลเมตร สถานการณ์ที่สร้างความลึกตามขนาดที่สังเกตได้ของ Sputnik Planum ขึ้นใหม่ได้ดีที่สุด ในขณะเดียวกันก็สร้างหลุมอุกกาบาตที่มีมวลชดเชย ซึ่งเป็นเหตุการณ์ที่ดาวพลูโตมีชั้นมหาสมุทรหนากว่า 100 กิโลเมตร และมีความเค็มประมาณ 30 เปอร์เซ็นต์ “สิ่งนี้บอกเราได้ว่าหาก Sputnik Planum มีมวลผิดปกติเป็นบวกจริง ๆ และดูเหมือนว่าจะเป็นจริง ๆ ชั้นมหาสมุทรนี้อย่างน้อย 100 กิโลเมตรจะต้องอยู่ที่นั่น” จอห์นสันกล่าว "มันน่าทึ่งมากสำหรับฉันที่มีร่างกายนี้อยู่ไกลออกไปในระบบสุริยะซึ่งยังคงมีน้ำอยู่ในสถานะของเหลว" ในขณะที่นักวิจัยยังคงดูข้อมูลที่ส่งโดยยานนิวฮอไรซันส์ จอห์นสันก็หวังว่าจะได้ภาพมหาสมุทรที่เป็นไปได้ของดาวพลูโตที่ชัดเจนขึ้น