دانشمندان سقوط های کیهانی را شبیه سازی می کنند تا بررسی کنند که آیا قمرهای یخی توانایی خود را برای حفظ حیات به دست می آورند یا از دست می دهند.

این مقاله با توجه به روند و سیاست های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

بسیاری از قمرهایی که به دور زحل، اورانوس و نپتون می چرخند، احتمالا اقیانوس هایی از آب مایع را در زیر مایل ها پوسته یخی پنهان می کنند. از آنجا که زندگی همانطور که می‌دانیم به آب نیاز دارد، این اقیانوس‌های مدفون در میان امیدوارکننده‌ترین مکان‌ها برای جستجوی حیات فراتر از زمین قرار می‌گیرند.

اما منظومه شمسی بیرونی شبیه دربی تخریب آسمانی است. دانشمندان گمان می‌کنند که برخی از قمرهای امروزی بقایای نسل‌های قبلی قمرها هستند که از زباله‌های فضایی متلاشی و اصلاح می‌شوند. یک سوال مطرح می شود: آیا این برخوردها اقیانوس یک ماه را نیز از بین می برند و به همراه آن فرصتی برای زندگی وجود دارد؟

یک مطالعه به رهبری دانشگاه مریلند که در مجله Nature Astronomy منتشر شده است پاسخی را ارائه می دهد. پس از شبیه‌سازی برخوردهای خشونت‌آمیز در قمرهای یخ‌زده، محققان دریافتند که حتی بزرگ‌ترین تصادف‌ها نیز اساسا تغییری در اینکه آیا این جهان‌های یخی می‌توانند اقیانوس را در خود نگه دارند، تغییر نمی‌دهند.

مارک نئوو، نویسنده اصلی این مطالعه، دانشمند تحقیقاتی نجوم در UMD توضیح داد: «سوال بزرگی که ما پرسیدیم این بود که آیا این تخریب‌ها به قمرها کمک می‌کند تا اقیانوس‌هایی داشته باشند یا اینکه اقیانوس را حذف می‌کنند و ماه را به دنیای سرد و مرده باز می‌گردانند». "آنچه ما دریافتیم این بود که آن برخوردهای بزرگ واقعا از نظر اقیانوس ها اهمیتی ندارند. اگر قبلا اقیانوسی وجود داشته است، احتمالا اقیانوسی بعد از آن وجود دارد و بالعکس."

این یافته Neveu و همکارانش در موسسه تحقیقاتی جنوب غربی در کلرادو و موسسه علوم Weizmann در اسرائیل را شگفت زده کرد.

Neveu گفت: «این شبیه‌سازی‌ها تقریبا بزرگ‌ترین برخوردهایی بودند که می‌توانستیم به آن‌ها برسیم. "اگر آنها تفاوتی ایجاد نمی کردند، بعید است که موارد کوچکتر نیز تفاوتی ایجاد کنند."

در مطالعه جدید، محققان دو نوع بسیار متفاوت شبیه سازی کامپیوتری را به هم متصل کردند. یکی از آن ها فیزیک خشونت آمیز یک تصادف کیهانی را بازسازی کرد و چگونگی شکستن، گرم شدن و جمع شدن میلیون ها قطعه سنگ و یخ را ردیابی کرد. روش دیگر سوزاندن آهسته درون ماه را در طی میلیاردها سال شبیه‌سازی می‌کند، به دنبال چگونگی ایجاد و خروج گرما از هسته و اینکه آیا یخ می‌تواند در اقیانوس ذوب شود.

ترکیب این دو روش به محققان اجازه داد تا دو اندازه قمر را دنبال کنند، تقریبا در شعاع 500 و 1000 کیلومتر، زیرا قمرها توسط سنگ‌های فضایی کوچک‌تر برخورد می‌کردند، از هم جدا می‌شدند و دوباره سرهم می‌شدند. سپس این تیم به سرعت 4.5 میلیارد سال از زندگی پس از مرگ هر قمر شبیه‌سازی شده را بررسی کردند و دریافتند که اندازه‌های ماه نقشی بزرگ‌تر از آنچه انتظار می‌رفت در تعیین عواقب یک برخورد بازی می‌کنند.

Neveu گفت: "در قمرهای بزرگتر، انرژی سقوط به گرمای اضافی تبدیل می شود که در واقع می تواند اقیانوس موجود را برای چند میلیارد سال غلیظ کند. در قمرهای کوچکتر، داستان تغییر می کند."

این قمرهای کوچک قبل از برخورد، لایه بیرونی درهم‌هم‌آمیزی از یخ و سنگ را نگه می‌دارند که مانند یک پتو عایق عمل می‌کند و به به دام انداختن گرمایی که اقیانوس را حفظ می‌کند کمک می‌کند. ضربه همه چیز را از هم جدا می‌کند و وقتی ماه دوباره شکل می‌گیرد، سنگ به مرکز فرو می‌رود و یخ به سمت بالا شناور می‌شود. رفت، اما در هیچ یک از این دو مورد، یک برخورد اقیانوسی را ایجاد نکرد که در غیر این صورت یخ زده باقی می ماند.»

یافته‌های این تیم در مورد یک خانواده کامل از جهان‌های واقعی که ناسا و سایر آژانس‌های فضایی قصد بررسی آن‌ها را دارند، از جمله قمرهای متوسط ​​زحل میماس، انسلادوس، تتیس، دیون و رئا اعمال می‌شود. قمرهای اورانوس، از جمله میراندا، آریل، آمبریل، تیتانیا و اوبرون. و قمر بزرگ نپتون تریتون. یکی از قمرهای زحل، رئا، قبلا توجه تیم را به عنوان یک مورد آزمایشی ممکن به خود جلب کرده بود، زیرا دهانه‌های باستانی آن به‌طور عجیبی صاف و نرم به نظر می‌رسند - تقریبا انگار از درون گرم شده‌اند.

Neveu توضیح داد: "مثل ساختن یک آدم برفی در زمستان است و یک هفته بعد، گرما و نور خورشید وجود دارد، بنابراین آدم برفی در حال ذوب شدن است." دهانه‌های رئا به نظر صاف شده‌اند، اما خورشید نبود. گرما از پایین می‌آمد. یک برخورد طولانی‌مدت که اقیانوس داخلی را تقویت کرد، می‌تواند توضیح دهد که چرا ماه به این شکل ظاهر می‌شود.

نتایج این تیم بینش جدیدی را ارائه می‌کند زیرا ناسا و جامعه علوم سیاره‌ای مأموریت‌های آینده به این دنیاهای یخی را می‌سنجید. دانستن اینکه کدام قمرها به احتمال زیاد آب را در خود جای داده اند می تواند به تصمیم گیری برای ارسال فضاپیما و آنچه که باید جستجو کرد، از اثر انگشت گرانشی یک اقیانوس پنهان گرفته تا رسوبات نمکی و "آتشفشان های یخی" روی سطح کمک کند. حتی تعیین می کند که ابزارهای تشخیص حیات چقدر باید حساس باشند.

Neveu می‌گوید: «اگر تنها تعداد انگشت شماری میکروب وجود داشته باشد، شما مانند زمانی که اقیانوس پر از نهنگ بود، مأموریت جستجو را طراحی نمی‌کنید. "نوع زندگی که ما به دنبال آن هستیم تعیین می کند که چه نوع ابزارهایی را باید توسعه دهیم." با این حال، او هشدار داد که تاریخچه برخورد یک ماه تنها یکی از عوامل شکل‌دهی به پتانسیل آن برای میزبانی حیات است. دیگران، مانند گرمای تولید شده توسط جزر و مد، حداقل به همان اندازه اهمیت دارند.

برای Neveu، این مطالعه تکه‌ای از یک پازل بسیار بزرگ‌تر است که شامل نحوه گرم کردن جزر و مد این اقیانوس‌های سیاره‌ای و چگونگی تغییر مدارهای ماه آنها را در وهله اول در مسیر برخورد قرار می‌دهد.

Neveu می‌گوید: «در خط، من دوست دارم بازی را روی یک منظومه ماه فشار دهم و تماشا کنم که ماه‌ها چگونه حرکت می‌کنند، چگونه با یکدیگر برخورد می‌کنند و چگونه فضای داخلی آنها در نتیجه تغییر می‌کند. شاید پس از آن بتوانیم آنچه را که در اطراف زحل، اورانوس و نپتون اتفاق افتاده بازسازی کنیم."

مارک نوو و همکاران، نقش تأثیرات مخرب بر تولید اقیانوس و طول عمر در قمرهای یخی، نجوم طبیعت (2026). DOI: 10.1038/s41550-026-02955-x

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →