शनि का एक बर्फीला उपग्रह, एन्सेलाडस , हाल के वर्षों में बढ़ती रुचि का विषय रहा है कैसिनी चंद्रमा के दक्षिणी ध्रुव से निकाले जा रहे पानी और अन्य सामग्री के जेट जेट। नमूना संरचना द्वारा समर्थित एक विशेष रूप से तांत्रिक परिकल्पना यह है कि हो सकता है महासागरों में जीवन एन्सेलेडस के बर्फ के गोले के नीचे। एन्सेलेडस की रहने की क्षमता का मूल्यांकन करने और इस बर्फीले चंद्रमा की जांच करने का सबसे अच्छा तरीका जानने के लिए, वैज्ञानिकों को एन्सेलेडस के महासागर की रासायनिक संरचना और गतिशीलता को बेहतर ढंग से समझने की जरूरत है।
विशेष रूप से, एक उपयुक्त खारापन रहने के लिए महत्वपूर्ण हो सकता है। के दलिया की तरह तीन भालू , जीवन के फलने-फूलने के लिए पानी का नमक स्तर सही होना चाहिए। बहुत अधिक लवणता जीवन के लिए खतरा हो सकती है, और बहुत कम लवणता एक कमजोर जल-चट्टान प्रतिक्रिया का संकेत दे सकती है, जो जीवन के लिए उपलब्ध ऊर्जा की मात्रा को सीमित कर सकती है। यदि जीवन मौजूद है, तो महासागर परिसंचरण, जो अप्रत्यक्ष रूप से लवणता पर भी निर्भर है, यह निर्धारित करेगा कि गर्मी, पोषक तत्व और संभावित बायोसिग्नेचर को कहाँ ले जाया जाता है, और इसलिए बायोसिग्नेचर का पता लगाने की कुंजी है।
कैसिनी मिशन की उपलब्धियों पर चर्चा करते हुए यूटी वीडियो।
के साथ काम कर रहे वैज्ञानिकों की एक टीम डॉ। वानिंग कांगो MIT में इन प्रश्नों को संख्यात्मक रूप से लवणता के विभिन्न संभावित स्तरों के लिए संभावित समुद्री परिसंचरणों का अनुकरण करके और प्रत्येक परिदृश्य की संभावना का मूल्यांकन करके यह पूछकर आता है कि क्या यह देखे गए बर्फ के खोल ज्यामिति को बनाए रखने में सक्षम है जिसे कैसिनी ने बर्फीले चंद्रमा पर मैप किया था।
महासागरीय परिसंचरण समुद्र के विभिन्न भागों में इसके संघटक जल के घनत्व में अंतर पर निर्भर करता है। पानी जो अधिक घना है वह पानी की ओर बहेगा जो कम घना है ताकि संतुलन तक पहुंच सके। उन घनत्व अंतरों को दो प्रमुख कारकों द्वारा नियंत्रित किया जाता है, चंद्रमा के ताप स्रोत का स्थान और समुद्र की लवणता, दोनों को वर्तमान में खराब समझा जाता है।
यूटी वीडियो एन्सेलेडस की रासायनिक संरचना पर चर्चा।
संभावित ताप स्रोत के लिए एन्सेलेडस पर दो स्थान हैं: सिलिकेट कोर में या निचले बर्फ शेल्फ में जहां यह समुद्र के ऊपरी भाग से मिलता है। यदि समुद्र के नीचे ज्वारीय लचीलेपन के माध्यम से सिलिकेट कोर में एक महत्वपूर्ण मात्रा में गर्मी उत्पन्न होती है, तो वैज्ञानिक संवहन को देखने की उम्मीद करेंगे, ठीक वैसे ही जैसे जब आप पानी के बर्तन को उबालते हैं तो क्या होता है। इसी तरह, यदि समुद्र के ऊपर हिमीकरण होता है, तो नमक को बर्फ से बाहर निकाल दिया जाएगा, जिससे स्थानीय जल घनत्व बढ़ जाएगा और ऊपर से संवहन शुरू हो जाएगा।
उन घनत्व गणनाओं में लवणता भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। अपेक्षाकृत कम लवणता के स्तर के लिए, पानी हिमांक के पास गर्म होने पर सिकुड़ता है, जिससे यह अधिक घना हो जाता है। चूंकि एन्सेलेडस का महासागर एक वैश्विक बर्फ के खोल के संपर्क में है, इसलिए यह जमने के करीब है। यह इस बात के प्रति सहज है कि अधिकांश लोग वार्मिंग के बारे में कैसे सोचते हैं - जिसका आम तौर पर मतलब है कि बढ़ते तापमान के साथ सामग्री कम घनी हो जाती है। उच्च लवणता पर, यह सच हो जाता है और गर्म होने पर पानी सामान्य रूप से व्यवहार करना शुरू कर देता है।
कटअवे शनि के चंद्रमा एन्सेलेडस के आंतरिक भाग को दिखा रहा है। क्रेडिट: ईएसए
एन्सेलेडस की समुद्री लवणता (4-40 ग्राम नमक प्रति किलोग्राम पानी के बीच) की अनिश्चितता को देखते हुए और ग्रह के ताप का कितना प्रतिशत दो स्रोतों में से किसी एक पर होता है, डॉ कांग और उनके सहयोगियों ने एमआईटी के महासागर मॉडल का अनुकरण करने के लिए उपयोग किया विभिन्न संयोजनों के तहत महासागर परिसंचरण, यह मानते हुए कि मनाया गया बर्फ का खोल घने बर्फ क्षेत्रों में जमने और कहीं और पिघलने से बना रहता है। यह बर्फीले दुनिया के लिए काफी हद तक सही है, क्योंकि बर्फ के प्रवाह के कारण बर्फ की अलमारियां स्वाभाविक रूप से समय के साथ बाहर निकल जाएंगी यदि कोई अन्य प्रक्रिया अंतर बनाए नहीं रखती है।
टीम ने विभिन्न परिदृश्यों के तहत गर्मी परिवहन का निदान किया और पाया कि उनमें से कुछ ही मोटे तौर पर 'संतुलित' बनाए रख सकते हैं गर्मी बजट , यानी, गर्मी के विभिन्न स्रोत (समुद्र से बर्फ में गर्मी प्रवाह की मात्रा, साथ ही ज्वारीय फ्लेक्सिंग के कारण बर्फ में गर्मी उत्पादन, साथ ही गुप्त गर्मी रिलीज) बर्फ के माध्यम से प्रवाहकीय गर्मी के नुकसान को बिल्कुल संतुलित कर सकते हैं सीप।
एन्सेलाडस के महासागरों में पानी और बर्फ के चक्र को दर्शाने वाले कागज से छवि।
क्रेडिट: कांग एट ऑल
मॉडल के अनुसार, इस तरह के संतुलन को व्यापक रूप से प्राप्त किया जा सकता है यदि समुद्र की लवणता कुछ मध्यवर्ती स्तर (10-30 ग्राम / किग्रा) पर हो और यदि बर्फ का खोल प्रमुख ताप स्रोत हो। जब ये दोनों शर्तें पूरी हो जाती हैं, तो समुद्र का संचलन कमजोर हो जाता है। नतीजतन, गर्म ध्रुवीय पानी भूमध्य रेखा की ओर बहुत कुशलता से मिश्रित नहीं होगा, इसलिए भूमध्यरेखीय पिघलने नहीं होगा। इसका परिणाम एक बर्फ की शेल्फ में होता है जो चंद्रमा के भूमध्य रेखा के चारों ओर मोटा होता है, जैसा कि कैसिनी द्वारा देखा गया था। इसका तात्पर्य यह भी है कि ध्रुवों पर जल-बर्फ इंटरफेस पर दबाव कम होता है, जिसका अर्थ है कि भूमध्य रेखा पर पानी की तुलना में इसका हिमांक भी अधिक होता है।
'असंतुलित' ताप बजट वाले उन परिदृश्यों के लिए, जिसका अर्थ है कि चंद्रमा पर बनाई गई कुछ गर्मी दूर नहीं होती है, भूमध्यरेखीय ताप परिवहन बहुत कुशल है और भूमध्यरेखीय बर्फ का खोल पिघल जाएगा। इस बीच, दबाव ढाल बल भूमध्य रेखा से ध्रुवों तक बर्फ के प्रवाह को चलाएगा। साथ में, पिघलने और बर्फ के प्रवाह से भूमध्य रेखा के पास बर्फ की मोटाई अनिवार्य रूप से कम हो जाएगी। इस परिदृश्य में, देखी गई बर्फ ज्यामिति को बनाए नहीं रखा जा सकता है चंद्रमा के जीवनकाल में .
एन्सेलेडस की पपड़ी के एक आंतरिक क्रॉस-सेक्शन को दिखाते हुए कलाकार का प्रतिपादन, जो दिखाता है कि हाइड्रोथर्मल गतिविधि कैसे चंद्रमा की सतह पर पानी के ढेर का कारण बन सकती है। श्रेय: NASA-GSFC/SVS, NASA/JPL-कैल्टेक/साउथवेस्ट रिसर्च इंस्टीट्यूट
अंत में, डॉ कांग और उनके सहयोगियों द्वारा किए गए काम पर प्रकाश डाला गया है कि बर्फीले उपग्रहों पर बर्फ के खोल और महासागर परिसंचरण को एक युग्मित प्रणाली के रूप में माना जाना चाहिए: महासागर परिसंचरण गर्मी को पुनर्वितरित करता है और बर्फ के खोल को आकार देता है, और बदले में, बर्फ का खोल जम जाता है/ पिघलने और मोटाई भिन्नता समुद्र के संचलन को संचालित करती है। इस शोध का एक अच्छा परिणाम यह है कि यह एक से दूसरे का अनुमान लगाने की संभावना को इंगित करता है, जो कि एन्सेलेडस से कहीं अधिक उपयोगी हो सकता है। हमारे सौर मंडल में बर्फीले चंद्रमाओं को समझने के उस प्रयास के हिस्से के रूप में, एक समूह जिसे के रूप में जाना जाता है महासागर दुनिया कार्यक्रम की खोज बर्फीले चंद्रमाओं की रहने की क्षमता और उनकी जांच के इष्टतम तरीके पर हमारी समझ को गहरा करने के लिए मिलकर काम करेंगे।
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एन्सेलेडस के इंटीरियर का चित्रण - मोटाई पैमाने पर नहीं।
श्रेय: NASA / JPL – Caltech