ՆՈՐ ԲԱՑԱՀԱՅՏՈՒՄ․ ԱՐԵԳԱԿՆԱՅԻՆ ՀԱՄԱԿԱՐԳԻ 2 ԳԱՃԱՃ ՄՈԼՈՐԱԿՆԵՐ ՀՆԱՐԱՎՈՐ Է՝ ՍՏՈՐԳԵՏՆՅԱ ՕՎԿԻԱՆՈՍՆԵՐ ՈՒՆԵՆ
James Webb տիեզերական աստղադիտակով արված նոր դիտարկումների մոդելավորումը ցույց է տվել, որ մեր Արեգակնային համակարգի երկու գաճաճ մոլորակներ՝ Էրիսը և Մակեմակեն, կարող են հեղուկ ջրի օվկիանոսներ ունենալ ինչի մասին վկայում է երկրաջերմային բավականաչափ ակտիվություն ցուցաբերելու դրանց կարողությունը։
Էրիսը սառցե աշխարհ է և գտնվում է Կոյպերի գոտու խորքում։ 2005-ի հունվարին դրա հայտնաբերումը հարցեր է առաջացրել Արեգակնային համակարգում Պլուտոնի կարգավիճակի վերաբերյալ: Այն Պլուտոնից ընդամենը 44 կիլոմետր է փոքր, սակայն 25%-ով ավելի շատ զանգված ունի իր միջուկում ապարների ավելի մեծ կոնցենտրացիայի շնորհիվ։ Հենց դրանով Էրիսը դարձել է գաճաճ մոլորակի նախատիպը: Մակեմակեն նկատվել է Էրիսից երկու ամիս անց, ունի 1430 կմ լայնություն մոտ 1000 կմ փոքր է Էրիսից և Պլուտոնից:
Արեգակից նրանց մեծ հեռավորությունը (Էրիսը գտնվում է 14,4 մլրդ կմ հեռավորության վրա, իսկ Մակեմակեն՝ 7,7 մլրդ կմ) նշանակում է, որ քիչ բան է հայտնի այս հեռավոր գաճաճ մոլորակների մասին: Այնուամենայնիվ, James Webb տիեզերական աստղադիտակով վերջերս արված դիտարկումները նոր լույս են սփռել այս մոլորակների վրա՝ գտնելով դրանց մակերեսի սառած մեթանի զարմանալի ծագումը:
«Մենք գտանք ապացույցներ, որոնք վկայում են ջերմային գործընթացների մասին, որոնք մեթան են արտադրում Էրիսի և Մակեմակեի ընդերքում»,- ասել է Տեխասի Հարավարևմտյան հետազոտական ինստիտուտի մոլորակային երկրաքիմիկոս Քրիստոֆեր Գլեյնը:
Ի՞նչ է պարզվել James Webb-ի տվյալների հիման վրա
Մեթանը ձևավորվում է ջրածնի և ածխածնի ատոմների խառնուրդից, մասնավորապես՝ մեկ ածխածնի ատոմից և չորս ջրածնի ատոմից։ Այդ ատոմները կարող են ունենալ տարբեր «իզոտոպներ», որոնք պարունակում են նույն թվով պրոտոններ, բայց տարբեր թվով նեյտրոններ։
Եթե այս գաճաճ մոլորակների մակերևույթի մեթանը կուտակված լիներ 4,5 միլիարդ տարի առաջ երիտասարդ Արեգակի շուրջ գոյություն ունեցող մոլորակ ձևավորող սկզբնական սկավառակից, ապա դրանք կպարունակեին որոշակի իզոտոպային հարաբերակցություն ջրածնի երկու իզոտոպների միջև՝ սովորական ջրածին՝ մեկ պրոտոնով և զրոյական նեյտրոններով, իսկ դեյտերիումի դեպքում՝ մեկ պրոտոն և մեկ նեյտրոն։ Ջրածնի իզոտոպի հարաբերակցությունը, որը չափել է James Webb-ը, սակայն տարբերվում է այն հարաբերակցությունից, որը կակնկալվեր, եթե մեթանն առաջացած լիներ մոլորակի ձևավորման սկզբնական գործընթացների արդյունքում, ինչպես տեսնում ենք գիսաստղերի մեծ մասում:
«Դեյտերիում/ջրածին հարաբերակցությունը ցույց է տալիս խորը ընդերքում արտադրվող մեթանի երկրաքիմիական ծագումը,- ասել է Գլեյնը,- Մեր տվյալները ցույց են տալիս, որ այս աշխարհների քարքարոտ միջուկներում ջերմաստիճանի բարձրացում կա, ինչի արդյունքում մեթանը եփվում է: Մոլեկուլային ազոտ նույնպես կարող է արտադրվել, և մենք դա տեսնում ենք Էրիսի վրա»:
Այլ կերպ ասած, հիդրոթերմային ռեակցիաները կամ մետամորֆիկ ակտիվությունը, որը վերաբերում է ապարների վրա գործող ջերմությանը և ճնշմանը, պետք է որ մեթան արտադրած լինեն Էրիսի և Մակեմակեի խորքում: Այնուհետև այդ մեթանը պետք է իր ճանապարհը հարթեր դեպի մակերես՝ արտահոսքի կամ նույնիսկ հրաբխի միջոցով: Որպեսզի մեթանն այս ճանապարհով առաջանա, անհրաժեշտ է 150 աստիճան Ցելսիուսից բարձր ջերմաստիճան: Այսպիսի ջերմաստիճան կարող է առաջանալ միայն յուրաքանչյուր գաճաճ մոլորակի քարքարոտ միջուկներում առկա ռադիոակտիվ իզոտոպներից, որոնք ջերմություն են արտանետում քայքայման ժամանակ:
Էրիսը և Մակեմակեն կարող են բնակելի օվկիանոսներ ունենալ
«Տաք միջուկները կարող են նաև վկայել հեղուկ ջրի պոտենցիալ աղբյուրների մասին իրենց սառցե մակերևույթի տակ»,- ասել է Գլեյնը՝ նշելով, որ դա մեծացնում է հավանականությունը, որ Էրիսը և Մակեմակեն կարող են բնակելի օվկիանոսներ պարունակել իրենց ընդերքում:
Համաձայն մեկ այլ իզոտոպի հարաբերակցության՝ մեթանի արտահոսքը մոլորակի մակերևույթի վրա կարող էր տեղի ունենալ մինչև վերջերս՝ ածխածնի-12-ի (որն ունի 6 պրոտոն և 6 նեյտրոն) և ածխածին-13-ի միջև (որն ունի 6 պրոտոն և 7 նեյտրոն):
«Եթե Էրիսն ու Մակեմակեն իրենց քարքարոտ միջուկներում ունենային, կամ գուցե դեռ ունեն տաք, կամ նույնիսկ շատ տաք երկրաքիմիա, ապա կրիոհրաբխային պրոցեսները կարող էին մեթանը հասցնել այս մոլորակների մակերես, հավանաբար, երկրաբանորեն ոչ վաղ անցյալում,- ասել է Ուիլ Գրունդին Լոուելի աստղադիտարանից, որը գլխավորել է James Webb-ի նախնական դիտարկումները,- Մենք գտանք ածխածնի իզոտոպների հարաբերակցություն, որը ենթադրում է, որ մեթանը համեմատաբար վերջերս է դուրս եկել մակերես»:
Հետաքրքիր է, որ մոդելները, որոնք մշակվել են Էրիսի և Մակեմակեի վրա մեթանի առաջացումն ու արտահոսքը նկարագրելու համար, կարող են կիրառվել նաև Սատուրնի արբանյակ Տիտանի դեպքում: Էրիսի և Մակեմակեի վրա մեթանի դիտարկումների արդյունքները նկարագրված են հոդվածում, որը կհրապարակվի Icarus ամսագրի՝ 2024-ի ապրիլին հրապարակվելիք համարում։
Եթե այս գաճաճ մոլորակների մակերևույթի մեթանը կուտակված լիներ 4,5 միլիարդ տարի առաջ երիտասարդ Արեգակի շուրջ գոյություն ունեցող մոլորակ ձևավորող սկզբնական սկավառակից, ապա դրանք կպարունակեին որոշակի իզոտոպային հարաբերակցություն ջրածնի երկու իզոտոպների միջև՝ սովորական ջրածին՝ մեկ պրոտոնով և զրոյական նեյտրոններով, իսկ դեյտերիումի դեպքում՝ մեկ պրոտոն և մեկ նեյտրոն։ Ջրածնի իզոտոպի հարաբերակցությունը, որը չափել է James Webb-ը, սակայն տարբերվում է այն հարաբերակցությունից, որը կակնկալվեր, եթե մեթանն առաջացած լիներ մոլորակի ձևավորման սկզբնական գործընթացների արդյունքում, ինչպես տեսնում ենք գիսաստղերի մեծ մասում:
«Դեյտերիում/ջրածին հարաբերակցությունը ցույց է տալիս խորը ընդերքում արտադրվող մեթանի երկրաքիմիական ծագումը,- ասել է Գլեյնը,- Մեր տվյալները ցույց են տալիս, որ այս աշխարհների քարքարոտ միջուկներում ջերմաստիճանի բարձրացում կա, ինչի արդյունքում մեթանը եփվում է: Մոլեկուլային ազոտ նույնպես կարող է արտադրվել, և մենք դա տեսնում ենք Էրիսի վրա»:
Այլ կերպ ասած, հիդրոթերմային ռեակցիաները կամ մետամորֆիկ ակտիվությունը, որը վերաբերում է ապարների վրա գործող ջերմությանը և ճնշմանը, պետք է որ մեթան արտադրած լինեն Էրիսի և Մակեմակեի խորքում: Այնուհետև այդ մեթանը պետք է իր ճանապարհը հարթեր դեպի մակերես՝ արտահոսքի կամ նույնիսկ հրաբխի միջոցով: Որպեսզի մեթանն այս ճանապարհով առաջանա, անհրաժեշտ է 150 աստիճան Ցելսիուսից բարձր ջերմաստիճան: Այսպիսի ջերմաստիճան կարող է առաջանալ միայն յուրաքանչյուր գաճաճ մոլորակի քարքարոտ միջուկներում առկա ռադիոակտիվ իզոտոպներից, որոնք ջերմություն են արտանետում քայքայման ժամանակ:
Էրիսը և Մակեմակեն կարող են բնակելի օվկիանոսներ ունենալ
«Տաք միջուկները կարող են նաև վկայել հեղուկ ջրի պոտենցիալ աղբյուրների մասին իրենց սառցե մակերևույթի տակ»,- ասել է Գլեյնը՝ նշելով, որ դա մեծացնում է հավանականությունը, որ Էրիսը և Մակեմակեն կարող են բնակելի օվկիանոսներ պարունակել իրենց ընդերքում:
Համաձայն մեկ այլ իզոտոպի հարաբերակցության՝ մեթանի արտահոսքը մոլորակի մակերևույթի վրա կարող էր տեղի ունենալ մինչև վերջերս՝ ածխածնի-12-ի (որն ունի 6 պրոտոն և 6 նեյտրոն) և ածխածին-13-ի միջև (որն ունի 6 պրոտոն և 7 նեյտրոն):
«Եթե Էրիսն ու Մակեմակեն իրենց քարքարոտ միջուկներում ունենային, կամ գուցե դեռ ունեն տաք, կամ նույնիսկ շատ տաք երկրաքիմիա, ապա կրիոհրաբխային պրոցեսները կարող էին մեթանը հասցնել այս մոլորակների մակերես, հավանաբար, երկրաբանորեն ոչ վաղ անցյալում,- ասել է Ուիլ Գրունդին Լոուելի աստղադիտարանից, որը գլխավորել է James Webb-ի նախնական դիտարկումները,- Մենք գտանք ածխածնի իզոտոպների հարաբերակցություն, որը ենթադրում է, որ մեթանը համեմատաբար վերջերս է դուրս եկել մակերես»:
Հետաքրքիր է, որ մոդելները, որոնք մշակվել են Էրիսի և Մակեմակեի վրա մեթանի առաջացումն ու արտահոսքը նկարագրելու համար, կարող են կիրառվել նաև Սատուրնի արբանյակ Տիտանի դեպքում: Էրիսի և Մակեմակեի վրա մեթանի դիտարկումների արդյունքները նկարագրված են հոդվածում, որը կհրապարակվի Icarus ամսագրի՝ 2024-ի ապրիլին հրապարակվելիք համարում։