2018.06.03.

Metándűnék boríthatják a Pluto „szívét”

Naprendszerünk számos égitestjén találtunk már dűnéket, közismert a Mars vagy a Titán esete, egy most megjelent kutatásban a Pluto felszínének Sputnik Planitia (az ikonikussá vált szív alakú terület bal fele) nyugati régiójában, a New Horizons űrszonda jóvoltából látott, dűnékként értelmezett sávok természetét vizsgálták amerikai, francia és német kutatók.

A dűnék kialakulásához két dolog szükséges: valami aprószemcsés, porként viselkedő, nem tapadó anyag, illetve megfelelő erejű szél. A Pluto esetében a fagyott állapotú nitrogén, szén-dioxid és metán borította felszínen jól felismerhetőek a párhuzamosan húzódó dűnék az űrszonda 2015-ös felvételein, a kialakulásukat az eddigi feltételezések a szublimáció hatásának vélték. A mostani tanulmány számítógépes szimulációt alkalmazott a Pluto igen vékony és ritka légkörére, a törpebolygó gravitációjára (ez a földi 1/16 része) és a dűnék méretére, arányaira, elhelyezkedésére és egymástól való távolságukra teljesen elfogadható magyarázatnak találták azt, hogy szél hordta fagyott szemcsék építették fel őket a geológiai közelmúltban.

Az űrszonda felvételeinek és méréseinek 80 méteres felbontása, és a felületalkotó anyagok kémiai összetételét és a szemcsenagyságot jelző spektroszkópos mérések voltak a vizsgálat és a modellezés kiindulópontjai. A Sputnik Planitia felszínén sok kilométeres átmérőjű, sokszögű szerkezetekből álló rendszer látszik, amelyeket kb. 100m mély árkok határolnak, e terület nagyjából 75 km-es részén, a környező, 5 km magasságba emelkedő hegyvonulat mentén alakultak ki az első ránézésre is dűnéknek látszó képződmények. A sokszögek kialakulását a jégben lezajló hőáramlás miatti konvekció hatásának vélik, a felszínűket nem pettyezik becsapódási kráterek, s többek közt ez is utal a terület fiatal (félmillió évesnél újabb) voltára. A dűnék átfedik e sokszögek határvonalait, vagyis azoknál jóval fiatalabbak.
A dűnék 0,4-1 km távolságban, szabályos elrendezésben láthatóak, némely dűne hossza a 20 km-t is eléri. A hegyvonulattól távolodva a dűnesorok fokozatosan egyre ritkásabban helyezkednek el, és a méreteik is kissé nagyobbak, és még mindig jól elkülöníthető sávokként tűnnek fel. A felszínen lévő kiemelkedések mögött a szél nyomainak látszó sötét sávok is vannak, amelyek az akadályokon átfújó légáramlatoknak köszönhetőek (télen, a hófúvások során magunk is láthatunk ilyen felszínt a tereptárgyak szélárnyékos oldalán), s ebből feltételezték, hogy rendelkezésre állhatnak a szélben szabadon mozgó szemcsék is.

A New Horizons felvételein 357 fakó színű dűnét azonosítottak, s 6 szélfútta nyomot a terepi akadályok szélárnyékos felén. A dűnék a határoló hegylánc közvetlen közelében a hegylánccal párhuzamosan állnak, míg a 75 km-es régió túlsó felén kb. 30 fokos szögben elcsavarodnak. Az akadályok mögötti szélfútta nyomok e dűnékre merőlegesen helyezkednek el a 75 km-es zónában, ezen kívül is kissé térnek csak el tőle. A területen kívüli részeket sekély gödröcskék borítják, s ezek nagymértékben különböznek a dűnés régiótól, és már valóban a szublimációnak köszönhető felszíni formáknak tűnnek.
A széljárás nyomai a felszíni formáknak megfeleltethetőek, a szélsebesség a légköri és topográfiai adatok alapján, a modellezés szerint 1 – 10 m/s lehet, ami már elegendő a szemcsék légköri szállításához. A Sputnik Planitia ezen nyugati része lehet a Pluto ismert felszínének legszelesebb területe, így igazán jó esélye van a dűnék létrejöttének is. Ha egyszer elkezdődött a szemcsék légköri szállítása, a felszínre visszaeső szemcsék további szemcsék kimozdítását is előidézik, így láncreakció-szerű folyamat alakul ki, a modellezett szélerősség elegendő is ehhez a folyamathoz a kutatók számításai szerint. Ahhoz, hogy a szemcséket felemelhesse a szél, az átlagos szélsebességnél jóval nagyobbra van szükség, ezt biztosíthatja a napsütésben beinduló szublimáció hatására a légkörbe kerülő gáz. Azt is feltételezik, hogy a Pluto légköre a múltban a mainál sűrűbb lehetett, ami szintén erősíti a szelek hatását, illetve az évszakos változékonyság is a szélerő változásaival jár. Ugyanez, a földi évtizedekben, évszázadokban mérhető évszakosság jelezheti a dűnék korát is, így a dűnés régió gyakorlatilag egy fiatal, geológiailag igen aktív terület.

A dűnéket alkotó jégszemcsék eredete a közeli hegylánc jégborítása lehet, ahol a kellően erős szelek elmozdítják őket. A New Horizons spekrométere által kinyert adatok alapján a területen fokozott a metánjég felhalmozódása, ebben eltér az egyébként fagyott nitrogén dominálta környezettől, és a dűnés régiótól közvetlenül nyugatra lévő hegytetőket is metánjég boríthatja. A metánjég a Pluto környezeti viszonyaiban kellően kemény és merev lehet, szemben a lágyabb állagú fagyott nitrogénnel, így a metánjég fizikailag is alkalmasabb arra, hogy különváljon szemcsékre, amelyeket a szél ki tud mozdítani. A hegyekben évszakosan kialakuló porhóra hasonlító metánjég lehet tehát a dűnéket alkotó szemcsék alapanyaga.
A dűnék fizikai-alaktani jellemzői és a valószínűsített szélsebességek alapján a szemcseméretet is meg tudták becsülni, biztos, hogy nem lehetnek nagyobbak 370 mikronnál, és nagyjából 200-300 mikron körüli lehet a mérettartományuk. Ezt a mérettartományt spektroszkópos mérések eredményei is megerősítik.

A szélirány és szélerősség, a szemcsék anyaga és eredete, a felvételeken látott sávok elrendeződése mind-mind arra utalnak tehát, hogy metánjég szemcséiből felépült dűnesorok tarkítják a Pluto szívének nyugati területét, és aktív, felszínformáló légköri folyamatokat jeleznek, ami egy geológiailag igen fiatal területet eredményez. A folyamatok megértése a Naprendszer többi égitestjén lévő (és még nem ismert), hasonló morfológiájú területek megértését is segítheti.

A Science június 1-jén jelentette meg a tanulmány, ami szabadon hozzáférhető.

Landy-Gyebnár Mónika
(További fordítások a szerzőtől facebookon:  Égen – Földön – Föld alatt)

Nincs még értékelés

Értékelés

About the Author: