اللهم صل علی محمد و آل محمد و عجل فرجهم

ویژگی‌های انسلادوس قمر زحل

ویژگی‌های انسلادوس قمر زحل

انسلادوس قمر زحل

انسلادوس (Enceladus) دومین قمر نزدیک به سیاره زحل است. سطح انسلادوس سفید و پوشیده از یخ است و تقریبا تمام نوری که به سطح آن می‌تابد منعکس می‌شود. لذا انسلادوس بازتابنده‌ترین شیء آسمانی منظومه شمسی و حتی از سیاره زهره نیز درخشان‌تر است. لایه‌های عمیق‌تر انسلادوس اما گرم است و احتمالا زیر پوسته آن اقیانوسی از آب مایع و نمک وجود دارد. در سطح انسلادوس شکاف‌هایی به چشم می‌خورد که آب اقیانوس به‌شکل بخار و ذرات یخ از آن شکاف‌‌ها به بیرون فوران می‌کنند که به‌آن‌ها یخ‌فشان‌ می‌گویند. در این مطلب ویژگی‌های انسلادوس، قمر زحل را بیشتری بررسی می‌کنیم.


کوتاه درباره ویژگی‌های انسلادوس، قمر زحل

  • قطر انسلادوس تنها حدود ۵۰۰ کیلومتر است و ششمین قمر بزرگ زحل محسوب می‌شود.
  • «انسلادوس» پس از «میماس» دومین قمر نزدیک به سیاره زحل است.
  • انسلادوس مدار تقریبا ۲۳۸.۰۰۰ کیلومتری خود دور زحل را طی ۱.۳۷ روز می‌پیماید.
  • اخترشناساس معتقدند که گرانش زحل، بر انسلادوس اثر کشندی شدیدی وارد آورده و یکی از لایه‌های بیرونی این قمر را به مایع تبدیل کرده است.
  • قطب جنوب انسلادوس شیارهای ممتدی دارد که در نتیجه فوران یخ‌های گرم زیرسطحی پدید آمده‌اند و به آن‌ها اصطلاحا شیارهای ببری (tiger strpies) می‌گویند.
  • یخ‌های‌ گرم زیر سطح انسلادوس با سرعت بیش از ۱۳۰۰ کیلومتر در ساعت به بیرون فوران می‌کنند و در فضای اطراف این قمر پخش می‌شوند.
  • حلقه بیرونی زحل موسوم به حلقه E در اثر یخ‌پاشی انسلادوس به فضا پدید آمده است.
  • انسلادوس همه نوری را که از خورشید دریافت می‌کند، بازمی‌تاباند و لذا تابان‌ترین شیء آسمانی در تمام منظومه شمسی است. انسلادوس حتی از سیاره ناهید نیز درخشان‌تر است.
  • ویلیام هرشل انسلادوس را در سال ۱۷۸۹ کشف کرد.

مطلب مرتبط: مشخصات تیتان بزرگترین قمر زحل

ویژگی‌های انسلادوس چیست

در ادامه با ویژگی‌های انسلادوس، قمر مشتری بیشتر آشنا می‌شویم و می‌خواهیم درباره سطح انسلادوس، هواکره یا جو آن و نیز درباره ساختار درونی، اقیانوس زیرسطحی، یخ‌فشان‌ها و دمای انسلادوس بیشتر بدانیم.

 

سطح انسلادوس

زمینِ انسلادوس بافت و ساختار متنوعی دارد. بخش‌هایی از سطح آن حاوی دهانه‌های برخوردی (crater) و بخش‌هایی از آن صاف و هموار است که از دید زمین‌شناختی، جوان و فعال بودن این نواحی را نشان می‌دهد.

بیشتر بخش‌های سطح انسلادوس یخ خالص است. آبی که از زیرسطح این قمر بیرون می‌پاشد، در اثر سرمای شدید سطح انسلادوس، یخ می‌بندد. به ‌این پدیده، یخ‌فشان‌ (cryovolcano) می‌گویند. سطوح گسترده یخی مثل آینه، نور خورشید را شدیدا منعکس می‌کنند. لذا انسلادوس بازتابنده‌ترین و (پس از خورشید) درخشان‌ترین شیء آسمانی منظومه شمسی است و درخشش آن حتی از سیاره زهره نیز بیشتر است.

تصویر انسلادوس، قمر زحل

تصویر ۱: عکسی از نواحی مختلف سطح انسلادوس اعم از نواحی صاف، شیارها و دهانه‌های برخوردی

مطلب مرتبط: منظومه شمسی چیست و چگونه تشکیل شده است؟

یخ‌فشان‌های انسلادوس

یخ‌فشان‌ (cryovolcano) ناحیه‌ای از سطح سیاره یا قمر است که آب‌های زیرزمینی از آن‌جا بیرون می‌پاشند. فضاپیمای کازینی ستون‌های عظیمی از آب را روی سطح انسلادوس رصد کرده است که از یخ‌فشان‌ها فوران می‌کنند و در هم می‌آمیزند. داده‌هایی که این فضاپیما مخابره کرد نشان داد که آنچه از یخ‌فشان‌ها فوران می‌کند عمدتا بخار آب است که مقداری نیتروژن، متان و دی‌اکسید کربن نیز دارد.

 

در کاوش‌های بعدی ترکیبات ارگانیک ساده‌ای نیز در آن‌ها شناسایی شد و برخی محققان را به احتمال وجود نوعی حیات روی این قمر امیدوار کرد. ضمنا ممکن است یکی از حلقه‌های زحل موسوم به حلقه E در نتیجه فعالیت یخ‌فشان‌ انسلادوس پدید آمده باشد.

آب‌فشان‌ها و یخ‌فشان‌های انسلادوس

تصویر ۲: اصل این تصویر را فضاپیمای کازینی به زمین مخابره کرد. این تصویر از ترکیب عکس‌هایی که تقریبا همزمان و با ۳ فیلتر مختلف ثبت شده بودند، بازسازی و سپس پردازش شده است تا جزییات ستون فواره‌های بخار مشخص شود. نهایتا تصویر نهایی را به رنگ آبی درآوردند. کازینی تصویر اصلی را ۲۷ نوامبر ۲۰۰۵ در فاصله تقریبا ۱۴۸,۰۰۰ کیلومتر از این قمر ثبت کرد.

مطلب مرتبط: سیاره‌های درونی و بیرونی منظومه شمسی – تفاوت‌ها و ویژگی‌ها

دمای انسلادوس

باتوجه به‌اینکه انسلادوس تمام نور دریافتی را منعکس می‌کند، سطح سردی دارد و متوسط دمای آن حدود منفی ۲۰۱ درجه سانتی‌گراد است.

اقیانوس زیرسطحی و احتمال حیات در انسلادوس

ستون‌های بخار آب که از زیر سطح انسلادوس به فضا فوران می‌کنند، حاوی نمک هستند، یعنی ترکیبات سدیم دارند. لذا تصور می‌شود که به احتمال بسیار، انسلادوس زیرسطح منجمد خود، اقیانوس گرم زیرسطحی دارد و فوران آب یخ‌زده از زیرسطح این قمر به بیرون، ناشی از وجود همین اقیانوس است. زیر سطح انسلادوس اقیانوسی از آب مایع وجود دارد. باتوجه به دمای داخلی انسلادوس چنین چیزی بعید نیست.

در سال ۲۰۰۸ میلادی فضاپیمای کازینی در ماموریتی ماجراجویانه، وارد فواره یخ‌‌ذره‌های انسلادوس شد و مواد شیمیایی ارگانیک فراوانی را در آن شناسایی کرد. در میان ذراتی که از زیرسطح انسلادوس بیرون پاشیده می‌شدند، سدیم نیز وجود داشت که نشان می‌داد آب‌های اقیانوس زیرسطحی انسلادوس مثل آب اقیانوس‌های زمین شور است. این نشانه‌های پراکنده وجود نوعی حیات در انسلادوس را محتمل می‌کند.

دهانه‌های برخوردی متعدد

همانطور که در تصاویر هم پیداست، انسلادوس دهانه‌های برخوردی متعددی دارد. چون سطح انسلادوس پوشیده از یخ است، دهانه‌ها طی زمان فرونشسته‌ و با محیط اطراف‌شان در هم آمیخته‌اند.

مناطق صاف

قمر انسلادوس دو ناحیه صاف دارد که نام یکی ساراندیب پلانیتیا (Sarandib Planitia) و نام دیگری دیار پلانیتیا (Diyar Planitia) است. این دو ناحیه جز چند دهانه کوچک، دهانه‌های برخوردی دیگری ندارند و صاف بودن‌شان نشان می‌دهد که سطح این نواحی از نظر زمین‌شناختی بسیار جوان است.

شیارهای ببری

در قطب جنوب انسلادوس شیارهای درازی به چشم می‌خورند که به شیارهای ببری (Tiger stripes) معروف هستند. برای هر شیار نامی برگزیده‌اند:

  • دمشق (Damascus Sulcus)
  • بغداد (Baghdad Sulcus)
  • قاهره (Cairo Sulcus)
  • اسکندریه (Alexandria Sulcus)

طول هر شیار میانگین حدود ۱۳۰ کیلومتر، پهنای آن ۲ کیلومتر و عمق آن حدود ۵۰۰ متر است. فقدان دهانه‌های برخوردی در این ناحیه احتمالا از جوان بودن‌شان حکایت دارد، اما در عوض از یخ‌فشان‌خیزترین نقاط انسلاودس است.

شیارهای ببرسی در قطب جنوب انسلادوس

تصویر ۳: شیارهای ببری در قطب جنوب انسلادوس

مطلب مرتبط: ویژگی‌های آیو قمر مشتری

ویژگی‌های زمین‌ساختیِ انسلادوس

انسلادوس پدیده‌های زمین‌ساختی مختلفی دارد؛ مثل برجستگی‌ها، سنگ‌شیب‌ها، سنگ‌آب‌ها و دره‌های بزرگ و تنگی که طول بعضی از آن‌ها تا ۲۰۰ کیلومتر و عرض آن‌ها حدود ۱۰ کیلومتر و عمق‌شان تقریبا ۱۰۰۰ متر است.

هواکره یا جوّ انسلادوس

انسلادوس جو بسیار نازکی دارد که عمدتا حاوی بخار آب است. انسلادوس چون قمر کوچک و کم‌جِرمی است، گرانش ضعیفی دارد و به‌همین علت نمی‌تواند جو یا اتمسفر خود را نگاه دارد. لذا جو انسلادوس زود در فضای اطرافش پراکنده می‌شود و از بین می‌رود اما فوران یخ‌‌های زیرسطحی، پیوسته جو انسلادوس را بازسازی می‌کند.

ساختار درونی انسلادوس

باتوجه به داده‌های فضاپیمای کازینی ممکن است جنس هسته انسلادوس از سیلیکات و آهن باشد. جنس گوشته‌ای که هسته را احاطه می‌کند نیز احتمالا بیشتر از آب منجمد یا همان یخ است. پوسته قمر نیز یخی است.

گرمای رادیواکتیو و کشندی طی هزاران سال دمای هسته انسلادوس را به حدود ۱۰۰۰ درجه کلوین افزایش داده است. چنین دمایی برای ذوب کردن گوشته داخلی انسلادوس کافی است. و ظاهرا همین گرما بخشی از هسته این قمر را نیز ذوب کرده و توده‌هایی از تفتال (ماگما) پدید آورده است.

ساختار درونی انسلادوس

تصویر ۴. ساختار درونی انسلادوس

مطلب مرتبط: تفاوت و اثر حرکت وضعی زمین و حرکت انتقالی زمین

کاوش‌ها درباره ویژگی‌های انسلادوس، قمر زحل

ده‌ها سال بود که دانشمندان نمی‌دانستند چرا انسلادوس درخشان‌ترین شیء منظومه شمسی است یا با حلقه E سیاره زحل چه ارتباطی دارد. سرانجام تصاویری که فضاپیمای کازینی به زمین مخابره کرد از وجود شکاف‌های متعدد روی سطح انسلادوس پرده برداشت. دانشمندان دریافتند که زیر پوسته منجمد انسلادوس اقیانوسی وجود دارد که آب‌های زیرزمینی به‌شکل بخار و ذرات یخ از شکاف‌های پوسته به بیرون فوران می‌کنند. پیش از ارسال کاوشگر کازینی به فضا، کاوشکر وویجر در دهه ۱۹۸۰ نشان داده بود که سطح منجمد انسلادوس تماماً درخشان و سفید و برخی از نواحی آن بسیار صاف است. به‌همین سبب انسلادوس آینه‌ای‌ترین یا بازتابنده‌ترین شیء منظومه شمسی است؛ یعنی بیش از هر شیء دیگری نور خورشید را منعکس می‌کند و حتی از سیاره زهره (ناهید) نیز تابنده‌تر است.

داده‌های مغناطیس‌سنجِ کازینی دانشمندان را بر آن داشت تا انسلادوس را دقیق‌تر مطالعه و برای فضاپیمای کازینی ماموریت ویژه‌ای به مقصد انسلادوس تعریف کنند. آن‌ها می‌دانستند که نزدیک انسلادوس چیزی (شاید اتمسفر) در برابر میدان مغناطیسی زحل مقاومت می‌کند و گویی آن‌را هل می‌دهد. پس آن‌ها احتمال دادند که شاید از سطح یا از درون انسلادوس گازهایی به بیرون منتشر می‌شود که این‌گونه به اتمسفر زحل فشار می‌آورد.

 

نقش انسلادوس در تشکیل حلقه E زحل

تصاویر کازینی از واقعیت جالبی پرده برداشت: و نشان داد که انسلادوس قمری فعال است و در زیر پوسته خود اقیانوس مایعی از آب و نمک دارد. ضمنا ذرات یخ و آب و ترکیبات ساده ارگانیکِ این اقیانوس پیوسته از شکاف های پوسته انسلادوس با سرعت ۴۰۰ متر در ثانیه به بیرون فواره می‌زنند. این مواد بشکل ستونی عظیم تا صدها کیلومتر به فضا پرتاب می‌شوند. بعضی از مواد مجددا به سطح انسلادوس بازمی‌گردند اما بخشی دیگر در فضای اطراف پراکنده می‌شوند و به همین علت طی سالیان دراز تدریجا حلقه E زحل را پدید آورده‌اند که یکی از بزرگترین حلقه‌های این سیاره است.

حلقه E زحل عمدتا از ذرات یخ تشکیل شده است اما نانوذرات عجیبی نیز در آن وجود دارد. کازینی به وجود این نانوذره‌های سیکیا در حلقه E زحل پی برد. تنها برهم‌کنش آب مایع و سنگ در دمای بیش از ۹۰ درجه سانتی‌گراد می‌توانست چنین نانوذره‌هایی را پدید بیاورد. این پدیده نشان می‌داد که زیر سطح منجمد انسلادوس شکاف‌های آب‌گرمایی (هیدروترمال) وجود دارد.

عکس انسلادوس قمر زحل

تصویر ۵. در این تصویر دست‌کم چهار ستون از ذرات یخ و آب از قطب جنوب انسلادوس فوران کرده است. در این عکس، نوری که از سطح زحل منعکس می‌شود، سطح انسلادوس را روشن کرده است. خورشید که در این لحظه درست پشت سر انسلادوس است، پسزمینه فواره‌های آب و یخ را روشن کرده است. فضاپیمای کازینی این تصویر را در ۲۵ دسامبر ۲۰۰۹ از فاصله تقریبا ۶۱۷,۰۰۰ کیلومتری انسلادوس ثبت کرده است.

مطلب مرتبط: چرا سرعت چرخش زمین در استوا بیشتر از قطب شمال و جنوب است؟

دانشمندان چگونه به ویژگی‌های انسلادوس، قمر زحل پی بردند؟

ارسال داده‌های کازینی درباره انسلادوس از سال ۲۰۰۵ آغاز شد. در آن سال دوربین‌های کازینی اولین تصاویر واضح از منطقه قطب جنوب انسلادوس را به زمین مخابره کردند. این تصاویر، زمین جوان و پیچیده انسلادوس را که تقریبا هیچ دهانه‌ برخوردی نداشت آشکار کرد. این ناحیه یخ‌سنگ‌های بزرگ و سطوحی داشت که در اثر فعالیت‌های زمین‌ساختی و فقط در این منطقه از انسلادوس ساخته شده بودند. دانشمندان با شگفتی ابر عظیمی از بخار آب را مشاهده کردند که از شکاف‌هایی در سطح انسلادوس بیرون می‌زد و در فضا پخش می‌شد. آن‌ها این شیارها را شیارهای ببری نامیدند و با تحلیل تصاویر نتیجه گرفتند که فواره‌ها حوالی داغ‌ترین نقاط شیارهای ببری شکل می‌گیرند.

فضاپیمای کازینی در کاوش‌های خود در سال ۲۰۰۸ مستقیما از ستون‌های بخار انسلادوس نمونه ‌برداشت و وجود ترکیبی از گازهای فرّار، بخار آب، دی‌اکسید کربن، مونوکسید کربن و مواد ارگانیک را در آن آشکار کرد که برای دانشمندان دور از انتظار بود. چگالی مواد ارگانیک تقریبا ۲۰ برابر بیش از حد انتظارشان بود.

با گذشت زمان دانشمندان دریافتند زمینِ شکاف‌داری که قطب جنوب فعال انسلادوس را پوشانده است، در اثر جزر و مد گرانشی پدید آمده است. احتمالا انسلادوس نیز مثل آیو، دیگر قمر زحل، در اثر جزر و مد یا همان کشندِ گرانشی، گرم می‌شود.

دانشمندان با سنجش گرانش و بر مبنای اثر داپلر و باتوجه به تاب خوردن انسلادوس حین گردش به‌دور زحل، به وجود اقیانوس زیرسطحی آن پی بردند. این داده‌ها احتمال وجود اقیانوسی بزرگ در زیر سطح این قمر را تایید می‌کرد. سنجش‌ها نشان می‌داد که در قطب جنوب انسلادس و زیر پوسته منجمد آن که ضخامتش حدود ۳۰ تا ۴۰ کیلومتر است، دریای بزرگی به عمق تقریبا ۱۰ کیلومتر نهفته است.

 

مطالعات درباره ویژگی‌های انسلادوس، قمر زحل ادامه دارد

کازینی آخرین بار در اکتبر ۲۰۱۵ به سمت انسلادوس پرواز و داده‌های بسیاری را مخابره کرد که تحلیل آن‌ها سال‌ها زمان می‌برد و لذا شاید در سال‌های آتی درباره این قمر شگفت‌انگیز چیزهای بیشتری کشف شود.

سرپرست پروژه انسلادوس می‌‌گوید، کشف‌هایی که درباره این قمر صورت گرفت، سمت‌وسوی دانش سیاره‌شناسی را تغییر داد.


جدول ویژگی‌های انسلادوس قمر زحل

قطر انسلادوس ۵۰۴.۲ کیلومتر
جرم انسلادوس ۱۰۲۰ * ۱.۰۸ کیلوگرم
سیاره‌ مربوطه زحل
طول مدار گردش انسلادوس حول زحل ۲۳۸,۰۳۷ کیلومتر
مدت یک گردش کامل حول زحل ۱.۴ روز
متوسط دمای سطح انسلادوس ۱۹۸- درجه سانتی‌گراد
تاریخ کشف ۲۸ اوت ۱۷۸۹ میلادی