En Plutón, los icebergs que flotan en un mar de hielo de nitrógeno son clave para una posible explicación de la apariencia acolchada de la región Sputnik Planum de la superficie del planeta enano.
Los datos informados por la misión New Horizons New Horizons de la NASA al sistema Plutón muestran un terreno inusual en esta región, que presenta un gran depósito de hielo de nitrógeno con un patrón de polígonos que son más gruesos en sus centros y se hunden en sus bordes. Investigadores de la Universidad de Purduehan propuesto que los polígonos que se ven en las imágenes podrían ser celdas de convección individuales de Rayleigh-Bénard. Se publicará un artículo que detalla el trabajo en la revista Naturaleza en línea el jueves 2 de junio.
El estudiante graduado de Purdue Alex Trowbridge, bajo la dirección de Jay Melosh, un distinguido profesor de ciencias terrestres, atmosféricas y planetarias, y profesor de física e ingeniería aeroespacial, dirigió la investigación.
"La evidencia sugiere que esto podría ser un mar turbulento de hielo de nitrógeno volátil", dijo Melosh. "Imagínese la avena hirviendo en la estufa; no produce una burbuja en toda la olla cuando la avena caliente sube a la superficie y el enfriadorla avena se empuja hacia las profundidades, esto sucede en pequeñas secciones a través de la olla, creando un patrón acolchado en la superficie similar al que vemos en Plutón. Por supuesto, en Plutón este no es un proceso rápido; el vuelco dentro de cada unidad ocurrea una tasa de tal vez 2 centímetros por año. "
La superficie de Plutón parece ser principalmente hielo de agua muy fría. Sin embargo, dentro de la región del Sputnik Planum, la superficie helada cae en una cuenca que contiene un charco de hielo de nitrógeno. Tanto el agua como el nitrógeno son sólidos a las temperaturas de Plutón, pero el nitrógenoel hielo es estructuralmente débil y tiene una viscosidad baja que le permite deformarse y fluir como un fluido, mientras que el hielo de agua tiene una viscosidad muy alta y puede formar montañas altas y duras, dijo Trowbridge.
"Dentro de este charco de hielo de nitrógeno, hay montañas de hielo de agua que se han acumulado en los bordes de los polígonos", dijo. "La forma en que se han acumulado sugiere que se han movido o flotado como icebergs con la corriente de convección.esto es cierto, podemos calcular la profundidad que debería tener la piscina para que los icebergs floten libremente sin atrapar el fondo ".
Los polígonos también pueden proporcionar información sobre la profundidad de la piscina de nitrógeno a través de relaciones conocidas de ancho a profundidad para celdas individuales de convección, dijo.
Los datos muestran que los polígonos tienen entre 20 y 30 kilómetros de diámetro. Solo se pueden ver las puntas de los icebergs de agua, y el equipo realizó cálculos como si fueran esferas, una forma regular que requiere el menor volumen de líquido para flotar, paracrear estimaciones de profundidad conservadoras, dijo Trowbridge.
Los cálculos del equipo basados en los icebergs de agua sugieren que la piscina debe tener al menos 5 kilómetros de profundidad, y los cálculos basados en la relación ancho / profundidad de las celdas de convección de nitrógeno sugieren que tiene 10 kilómetros de profundidad. Los resultados de ambos cálculossugieren una capa de hielo de nitrógeno mucho más profunda que los 500 metros mínimos necesarios para que se produzca la convección, dijo.
Los datos espectroscópicos de la misión New Horizons solo proporcionan información sobre una capa superficial no más gruesa que una hoja de papel. Sin embargo, la convección también explicaría cómo la superficie de esta área de Plutón es tan joven, dijo Melosh.
El vuelco de la convección borraría los cráteres de impacto y renovaría esta sección de la superficie del planeta enano, que encaja con los datos proporcionados por New Horizons. A partir de estos datos, se estima que la superficie del Sputnik Planum de Plutón tiene menos de 10 millones de años, que esconsidera muy joven y sugiere una actividad significativa en la superficie. Sin embargo, el modelo de convección del equipo de Purdue sugiere que la edad de la superficie de los campos de hielo de nitrógeno de la región de Sputnik Planum es incluso más joven, alrededor de un millón de años, dijo.
"Mucha gente esperaba que Plutón fuera un mundo frío y muerto", dijo Melosh. "Lo que hemos descubierto a través de esta misión es que los mundos fríos como Plutón tienen un tipo diferente de actividad que involucra materiales que consideramos gases. Estola comprensión ofrece una nueva perspectiva de que los mundos fríos pueden ser tan activos e interesantes como el nuestro ".
Además de Trowbridge y Melosh, el equipo de investigación incluye a Jordan Steckloff, quien era un estudiante graduado en Purdue en el momento de la investigación, y Andy Freed, profesor de Purdue de ciencias terrestres, atmosféricas y planetarias.
El equipo calculó el número de Rayleigh para la capa de hielo de nitrógeno, un término matemático asociado con el nivel de flujo impulsado por la flotabilidad o convección, y encontró que era más de 10,000 veces mayor que el valor crítico necesario para el inicio de la convecciónEsto significa que la convección podría ocurrir fácilmente, incluso a las temperaturas extremadamente bajas de Plutón, que promedian más de 300 grados Fahrenheit bajo cero.
Un equipo dirigido por William McKinnon, subdirector del equipo de Geología, Geofísica e Imágenes de New Horizons, también concluyó que la convección es la explicación más viable para los polígonos. En la misma edición de se publicó un artículo que detalla su trabajo. Naturaleza .
"Plutón nos ha sorprendido, pero nunca se sabe lo que verá hasta que llegue allí", dijo Steckloff, quien realizó un análisis de los cambios térmicos anuales en Plutón y evaluó explicaciones alternativas para el terreno poligonal. "Esto subraya la importancia deestas misiones, que proporcionan datos valiosos, pero también revelan nuevas preguntas y cuánto no sabemos. Esperamos el análisis completo de la composición de la superficie y cómo afecta a nuestro modelo. Sin embargo, la confirmación definitiva de nuestro modelo requeriría otramisión para sondear debajo de la superficie ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Purdue . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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