آتشفشان یخی قمر بزرگ «کارون» یا «شارون» (Charon) سیاره پلوتو و بروز یک کمربند شکستگی روی سطح آن ممکن است ناشی از یک اقیانوس یخ‌زده زیرسطحی باشد که از میان یک پوسته یخی نازک فوران کرده است.

مدل‌سازی‌های رایانه‌ای جدید نشان می‌دهند که وقتی اقیانوس داخلی شارون منجمد می‌شود، می‌تواند فرورفتگی‌های عمیق و طولانی را در امتداد وسط آن ایجاد کند، اما از سویی می‌تواند به این معنا باشد که پوسته بیرونی، نازک‌تر از آن چیزی است که در حال حاضر پیش‌بینی می‌شود. همچنین، این مدل‌سازی‌ها نشان می‌دهند که فوران یخ، آب و مواد دیگر از «یخ‌فشان‌ها» (Cryovolcanoes)، در نیم‌کره شمالی شارون کمتر است.

هنگامی که فضاپیمای «نیو هورایزنز» (New Horizons) ناسا در سال ۲۰۱۵ از منظومه پلوتو-شارون بازدید کرد، ویژگی‌های زمین‌شناسی یخی شارون برای دانشمندان شوکه‌کننده بود، زیرا آن‌ها پیشتر معتقد بودند که شارون، یک گوی یخی بی‌حرکت است. از آن زمان، یک گروه علمی به سرپرستی پژوهشگران «موسسه تحقیقات جنوب غربی» (SwRI) در حال بررسی داده‌های نیو هورایزنز هستند و سعی دارند علت این ویژگی‌های زمین‌شناسی منجمد را کشف کنند.

«آلیسا رودن» (Alyssa Rhoden)، پژوهشگر موسسه تحقیقات جنوب غربی و متخصص ژئوفیزیک قمر‌های یخی، به ویژه قمر‌هایی است که میزبان اقیانوس‌های خود هستند. رودن در مورد این پژوهش گفت: ترکیبی از تفاسیر زمین‌شناسی و مدل‌های تکامل مداری-حرارتی نشان می‌دهد که شارون احتمالا یک اقیانوس مایع زیرسطحی داشته که در نهایت یخ زده است. وقتی یک اقیانوس داخلی یخ می‌زند، منبسط می‌شود و تنش‌های زیادی را زیر پوسته یخی خود ایجاد می‌کند که به آب زیر سطح فشار می‌آورند. ما گمان کردیم که همین موضوع، منشا ایجاد «ژرف‌دره‌ها» (Canyon) و جریان‌های یخ‌فشان شارون بوده است.

رودن، نحوه شکل‌گیری شکستگی‌های پوسته یخی شارون در اثر یخ زدن اقیانوس زیر آن را مدل‌سازی کرد تا تکامل سطح و درون این قمر را بهتر درک کند. اقیانوس‌های مورد استفاده در مدل‌سازی‌ها از آب، آمونیاک و ترکیبی از این دو تشکیل شده بودند. اگرچه آمونیاک می‌تواند نقش ضدیخ را داشته باشد و افزایش غلظت آن می‌تواند به حفظ بلندمدت اقیانوس‌های مایع کمک کند، اما رودن دریافت که ترکیب‌های متفاوت اقیانوس، تأثیر قابل توجهی را بر نتایج آن‌ها ندارد.

مدل‌سازی نشان داد که وقتی اقیانوس یخ‌زده به پوسته بیرونی شارون فشار وارد می‌کند، باعث می‌شود که شکستگی‌ها به کل پوسته نفوذ کنند. با افزایش حجم اقیانوس، فشاری بر مایع وارد می‌آید و باعث می‌شود که از طریق شکستگی‌ها به سطح شارون فوران کند.

این گروه پژوهشی به دنبال شرایطی بودند که به شکستگی‌ها امکان می‌دهد تا به طور کامل به پوسته یخی شارون نفوذ کنند و آب‌های سطحی و زیرسطحی را به هم پیوند دهند تا یخ‌فشان‌های نشات‌گرفته از اقیانوس ایجاد شوند. این نتیجه نشان داد که نظریه‌های کنونی پیرامون تکامل قمر پلوتو ممکن است نادرست باشند، زیرا این نظریه‌ها نشان می‌دهند که پوسته‌های یخی شارون، بسیار ضخیم‌تر از آن هستند که به‌طور کامل توسط تنش‌های مرتبط با انجماد اقیانوس‌ها شکسته شوند.

رودن ادامه داد: یا ضخامت پوسته یخی شارون در زمان وقوع جریان‌ها، کمتر از ۱۰ کیلومتر و برخلاف بیش از ۱۰۰ کیلومتر بود که نشان داده شده یا سطح به عنوان بخشی از فرآیند فوران، در ارتباط مستقیم با اقیانوس نبود. اگر پوسته یخی شارون آن قدر نازک بود که به طور کامل شکافته شود، یخ‌زدگی اقیانوس‌ها را به طور قابل توجهی بیشتر از آنچه در ژرف‌دره‌های شناسایی‌شده شارون دیده می‌شوند، نشان می‌داد.

این ژرف‌دره‌ها در امتداد کمربند تکتونیکی برآمدگی‌های سراسر شارون قرار دارند و مناطق شمالی و جنوبی قمر را از هم جدا می‌کنند. مدل‌سازی این گروه پژوهشی نشان می‌دهد که ژرف‌دره‌ها ممکن است از شکستگی‌هایی در پوسته یخی قمر آغاز شده باشند که به اقیانوس آن نمی‌رسند. این بدان معناست که پس از شکستگی‌های ناشی از سرمازدگی و زمانی که پوسته قمر شارون ضخیم شده بود، شکل گرفته‌اند.

اگر ماموریت آینده بتواند ویژگی‌های گسترده‌تری را در نیم‌کره قمر مشاهده کند، این ایده را که فوران یخ‌فشان شارون از یک اقیانوس یخ‌زده سرچشمه می‌گیرد، می‌توان تایید کرد. این ویژگی‌ها که با نیو هورایزنز مشاهده نشده‌اند، از این ایده حمایت می‌کنند که اقیانوس شارون عمیق‌تر از حد انتظار و پوسته آن نازک‌تر است.

رودن گفت: انجماد اقیانوس، دنباله‌ای از فعالیت‌های زمین‌شناسی را نیز پیش‌بینی می‌کند که در آن، یخ‌فشان‌های نشات‌گرفته از اقیانوس، پیش از ایجاد تکتونیسم متوقف می‌شوند. تجزیه و تحلیل دقیق‌تر سوابق زمین‌شناسی شارون می‌تواند به تعیین این موضوع کمک کند که آیا چنین سناریویی قابل اجرا است یا خیر.

منبع: اسپیس