ภูเขาไฟน้ำแข็งโบราณอาจทำให้ดวงจันทร์ของดาวพลูโตเป็นสีแดง

มันออก ไกลออกไปในระบบสุริยะของเรามีดาวเคราะห์แคระน้ำแข็งพลูโตตั้งอยู่ ดูเหมือนว่าเขาถูกทอดทิ้งไม่ได้อยู่คนเดียวทั้งในตำนานและชีวิต ดาวพลูโตมาพร้อมกับชารอน ซึ่งตั้งชื่อตามคนข้ามฟากในตำนานกรีกซึ่งมีหน้าที่แบกวิญญาณของคนตายข้ามแม่น้ำอาเครอน (หรือสติกซ์) ไปยังฮาเดส . อย่างเหมาะสม พระจันทร์ชารอนถูกเคลือบด้วยสีแดงขุ่นที่ขั้วโลกเหนือซึ่งดูเหมือนเลือดแห้ง ราวกับว่าภูมิประเทศที่เป็นน้ำแข็งเป็นสนามรบที่เยือกแข็ง ภูมิภาคนี้เรียกว่า Macula of Mordor แต่นักวิทยาศาสตร์ไม่แน่ใจว่ามันมีรสขมได้อย่างไร ทฤษฏีใหม่กำลังสั่นคลอนความเข้าใจของเราเกี่ยวกับสิ่งที่ Charon สร้างขึ้นและการเชื่อมโยงกับดาวพลูโต

ทฤษฎีดาวพลูโต – นักวิทยาศาสตร์ทราบดีว่าสีแดงของมอร์ดอร์ มาคูลามาจากสารเคมีที่เรียกว่าทอลินส์ ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อรังสีทำลายสารเคมีอินทรีย์ เช่น มีเทนและคาร์บอนไดออกไซด์ แต่เนื่องจากยานอวกาศ New Horizons ค้นพบ Mordor Macula ในปี 2015 ความลึกลับก็คือที่มาของสารอินทรีย์

จนถึงตอนนี้ ทฤษฎีชั้นนำกล่าวโทษพลูโต ก๊าซที่ออกจากชั้นบรรยากาศของดาวแคระสามารถเคลื่อนเข้าหาชารอนและสะสมรอบพื้นผิวของมันได้ เมื่อก๊าซกระทบขั้วของชารอน อุณหภูมิที่เย็นจัดจะควบแน่นก๊าซให้เป็นน้ำแข็ง

แต่ในที่สุดการศึกษาใหม่อาจทำให้ชื่อพลูโตชัดเจน Stephanie Menten นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ของมหาวิทยาลัย Purdue และเพื่อนร่วมงานของเธอคาดการณ์ว่าผู้ร้ายตัวจริงอาจเป็นภูเขาไฟเยือกแข็งในสมัยโบราณที่พ่นโคลนน้ำแข็งแทนที่จะเป็นแมกมา

พวกเขาตีพิมพ์ผลงานในวารสาร การสื่อสารของธรรมชาติ.

ว่าไง – Menten และเพื่อนร่วมงานได้คำนวณปริมาณก๊าซมีเทนที่สามารถซึมออกมาจากส่วนลึกภายใน Charon ในการปะทุของภูเขาไฟด้วยความเย็นแบบเดียวกันที่พวกเขารู้อยู่แล้วว่าได้สร้างทุ่งน้ำแข็งทางใต้อันกว้างใหญ่ของดวงจันทร์ Vulcan Planitia

ภาพสีที่ขยายใหญ่ขึ้นของภาพถ่าย New Horizons ของ Charon แสดงให้เห็น Macula of Mordor เป็นสีแดงที่ขั้วโลกเหนือ ตรงกันข้ามกับสีขาวและสีเทาของพื้นผิวที่เหลือของ CharonNASA

ในสถานการณ์นั้น “อนุภาคก๊าซจะเจอพื้นผิวของ Charon และมีชุดสมการที่คุณสามารถใช้เพื่อสุ่มติดตามว่าเกิดอะไรขึ้นกับอนุภาคมีเทนเหล่านี้” Menten กล่าว ย้อนกลับ.

ทีมงานได้จำลองชะตากรรมของโมเลกุลมีเทน 1,000 โมเลกุลโดยหวังว่าจะประเมินว่าก๊าซมีเทนรั่วไหลจากวัลแคน พลานิเทียบ่อยเพียงใดอาจไปถึงขั้วของชารอน หากทำได้ ในสถานการณ์นี้ ก๊าซจะแข็งตัวในฤดูหนาวและตกลงบนพื้น

ระหว่างการก่อตัวของวัลแคน พลานิเทีย มีเธนมากพอจะปะทุขึ้น และมีเธนมากพอจะปะทุเข้าไปในกับดักเย็นของขั้วของชารอน ทิ้งชั้นของมีเทนที่แช่แข็งไว้ลึก 9 เมตรในสิ่งที่ตอนนี้คือมาคูลาแห่งมอร์ดอร์ รังสีคอสมิกและรังสีดวงอาทิตย์จะค่อยๆ ทำลายชั้นบนสุดของโมเลกุลมีเทนและทำให้พวกมันกลายเป็นสารประกอบสีเข้มที่เรียกว่าทอลินส์ ทำให้บริเวณนั้นมีสีแดงเลือด

ทฤษฏีของพวกเขาจึงดำเนินไป

นี่คือพื้นหลัง — จนกระทั่งเมื่อประมาณสี่พันล้านปีก่อน Charon ถูกฝังลึกลงไปในเปลือกของมันในมหาสมุทรของเหลวที่ซ่อนอยู่ซึ่งมีร่องรอยของแอมโมเนีย มีเทน และสารเคมีอื่นๆ แต่เมื่อธาตุกัมมันตภาพรังสีที่สลายตัวทำให้ภายในของ Charon อุ่นและกักเก็บของเหลวในมหาสมุทรหมดลงเมื่อ 4-2 พันล้านปีก่อน มหาสมุทรก็เย็นลง เมื่อน้ำกลายเป็นน้ำแข็ง มันจะขยายตัว และน้ำแข็งที่บวมก็ทำให้เปลือกของชารอนแตก

“ส่วนอื่นๆ ของมหาสมุทร ซึ่งน่าจะน้อยกว่าที่เคยเป็นอยู่มาก มีความกดดันค่อนข้างมาก [by the expanding ice]เมนเทนกล่าว “เพราะว่ามันหดหู่และมีรอยร้าวที่พื้นผิว คุณสามารถมีการปะทุที่เกิดขึ้นได้ “

การปะทุเหล่านี้คล้ายกับกระแสลาวาของไอซ์แลนด์บนโลก การซึมช้าของของเหลวข้นหนืดคล้ายกับน้ำผึ้งจากช่องระบายอากาศเยือกแข็งที่กระจัดกระจายไปทั่วพื้นผิวของชารอน คลื่นน้ำแข็งของภูเขาไฟกินเวลาหนึ่งล้านปีหรือมากกว่านั้น และเมื่อมันสิ้นสุดนั้น พื้นที่ 400,000 ตารางกิโลเมตร (154,000 ตารางไมล์) ของซีกโลกใต้ของ Charon ถูกฝังอยู่ใต้แผ่นน้ำแข็งหนาหนึ่งกิโลเมตร ซึ่งปัจจุบันเราเรียกว่า Vulcan Planitia

พวกเขาคำนวณว่าก๊าซมีเทนมากกว่า 100 พันล้านเมตริกตัน ซึ่งเปลี่ยนเป็นก๊าซที่อุณหภูมิต่ำกว่าน้ำหรือแอมโมเนีย อาจระเบิดจากช่องระบายอากาศเดียวกัน เช่น ฟองอากาศจากขวดโซดาที่เพิ่งเปิดใหม่ และร้อยละ 97 ของมีเทนนั้นจะไปถึงขั้วโลกเหนือหรือขั้วโลกใต้

แน่นอนว่าสิ่งนี้ถือว่าภายในของ Charon มีก๊าซมีเทนอยู่จริง จนถึงตอนนี้ นักวิทยาศาสตร์ยังไม่มีหลักฐานโดยตรงสำหรับเรื่องนี้ นอกจาก tholins ของ Mordor Macula แต่ต้องขอบคุณ New Horizons ที่เรารู้ว่าภายในของดาวพลูโตมีก๊าซมีเทน และโลกเล็กๆ สองใบน่าจะก่อตัวขึ้นจากกลุ่มวัสดุระบบสุริยะในยุคแรกเริ่มเดียวกัน (เมื่อพูดถึงเรื่องนี้ Menten ให้ความสำคัญกับการโต้วาทีระหว่างดาวเคราะห์กับดวงจันทร์: “ฉันเป็นนักธรณีวิทยาโดยการฝึก ดังนั้นแค่ดาวเคราะห์กับดวงจันทร์ ฉันคิดว่าโลกเกี่ยวกับพวกมัน”)

ทำไมมันถึงสำคัญ – บนโลกและโลกที่เต็มไปด้วยหิน ภูเขาไฟมีบทบาทสำคัญในการขนส่งสารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย เช่น มีเทนและคาร์บอนไดออกไซด์จากส่วนลึกภายในดาวเคราะห์สู่พื้นผิว การค้นพบของ Menten และเพื่อนร่วมงานของเขาชี้ให้เห็นถึงโลกเล็กๆ ที่เย็นยะเยือกในแถบไคเปอร์เช่นเดียวกัน และนั่นอาจช่วยอธิบายได้ว่าทำไมโลกในแถบไคเปอร์จึงมีก๊าซมีเทน ทอลิน หรือทั้งสองอย่างบนพื้นผิวของมัน

Charon เป็นดวงจันทร์ที่ใหญ่ที่สุดของดาวพลูโตในทางเทคนิค แต่นักวิทยาศาสตร์บางคนโต้แย้งว่าควรได้รับการพิจารณาว่าเป็นดาวเคราะห์แคระในระบบดาวคู่ที่มีดาวพลูโต ทั้งคู่แสดงอยู่ที่นี่ในภาพถ่าย New HorizonsNASA

“เราสามารถบอกได้จากการสังเกตด้วยกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินว่าหลายแห่งมีผลิตภัณฑ์มีเทนหรือมีเทนอยู่บนพื้นผิว” Menten กล่าว “แต่ไม่ค่อยมีใครแนะนำมากนักว่าก๊าซมีเทนมาจากไหน”

ยกตัวอย่างเช่น Makemake และ Sedna ทั้งคู่มีพื้นผิวสีแดงเข้ม และการศึกษาสเปกตรัมทางเคมีของพวกมันแสดงให้เห็นว่าพื้นผิวเหล่านั้นมีน้ำแข็งมีเทน และไม่โคจรรอบดาวเคราะห์แคระอีกดวงเช่นดาวพลูโต ซึ่งบรรยากาศสามารถให้ก๊าซมีเทนและก๊าซอื่นๆ ได้

“เป็นไปได้ว่า cryovolcanism เป็นกระบวนการที่ค่อนข้างธรรมดาในร่างกายเหล่านี้ และอาจเป็นสิ่งที่ให้ก๊าซมีเทนที่เราตรวจพบจากการสังเกตการณ์บนพื้นโลก” Menten กล่าว New Horizons, กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ หรือการศึกษาในอนาคตอื่นๆ เกี่ยวกับแถบไคเปอร์ อาจเห็นที่ราบแบนราบที่มีรูปทรงคล้ายกลีบ เช่น วัลแคน พลานิเทียในโลกอื่น เช่น มาเกะมาเกะและเซดนา ซึ่งบ่งบอกถึงการปะทุของน้ำแข็งในอดีต

อะไรต่อไป – การสังเกตในอนาคตอาจช่วยให้เราเข้าใจว่าเหตุใด Mordor Macula จึงเป็นสีแดงและไม่ใช่สีดำจริงๆ โทลินมืดลงเมื่อเวลาผ่านไป ดังนั้นส่วนที่มีอายุ 2 พันล้านปีจึงควรเป็นสีดำสนิท แต่ Mordor Macula เป็นสีแดง เช่นเดียวกับพื้นผิวของ Makemake และ Sedna

Menten และเพื่อนร่วมงานของเขาตั้งสมมติฐานว่าไมโครอุกกาบาตอาจกัดเซาะชั้นโทลินบนสุดอย่างต่อเนื่อง เผยให้เห็นภูมิประเทศสีแดงสดด้านล่าง เป็นไปได้เช่นกันว่าก๊าซที่หลบหนีออกจากชั้นบรรยากาศของดาวพลูโต อย่างน้อยที่ Charon สามารถช่วยฟื้นฟูวัสดุที่เกิดจากการปะทุเมื่อนานมาแล้ว ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับดาวพลูโตบนชารอนหรือโลกอื่นที่มีภูมิประเทศเป็นน้ำแข็งคล้ายคลึงกันสามารถช่วยไขปริศนานี้ได้

ในขณะเดียวกัน Menten และเพื่อนร่วมงานของเขาต้องการเจาะลึกถึงอดีตทางธรณีวิทยาของชารอน

“โครงการแบบจำลองและการวิเคราะห์ทางธรณีวิทยานี้เป็นขั้นตอนสุดท้ายของสิ่งที่เกิดขึ้น [with cryovolcanism] เกี่ยวกับชารอน” เมนเทนกล่าว “แต่ฉันคิดว่าสิ่งต่อไปที่เราต้องโฟกัสคือสิ่งที่เกิดขึ้นภายในสำหรับชารอน เพื่อดูว่าคุณจะสร้างแรงกดดันมากพอที่จะเริ่มทำลายพื้นผิวได้อย่างไร”