Für die Theorie der Entstehung des Mordor-Flecks am Nordpol von Charon veröffentlichte Berechnungen

Charon. Foto: NASA

Während einer historischen Passage an Pluto vorbei am 14. Juli 2015 machte das Raumschiff New Horizons atemberaubend schöne Fotos von Pluto und seinen fünf Satelliten, darunter der größte - Charon. Wissenschaftler hatten nie gehofft, so detaillierte Fotos eines Satelliten eines Zwergplaneten zu erhalten, der sich am Rande des Sonnensystems in einer Entfernung von mehr als 4 Milliarden km von uns befindet (ungefähr 4,3 bis 7,5 Milliarden km, abhängig von den Umlaufbahnpunkten).

Auf den Fotos sahen die Astronomen eine bizarre Landschaft aus Wassereis, übersät mit Bergen und Schluchten. Und natürlich ein riesiger mysteriöser Fleck von schmutziger roter Farbe, der den Nordpol bedeckt.

Dieser Ort mit einem Durchmesser von ca. 475 km heißt Mordor . Das Erscheinen des Ortes mit den umliegenden Gebirgszügen erinnerte die Wissenschaftler an die berühmte Region Mittelerde, die Domäne von Sauron, in der Frodo und sein Freund den Ring der Allmacht zerstörten.

Zunächst glaubten die Wissenschaftler, dass der Fleck aus den Überresten fester organischer Verbindungen gebildet wurde, die aus Gasen unter dem Einfluss von ultravioletter Strahlung, dem Fluss geladener Teilchen von der Sonne oder kosmischer Strahlung gebildet wurden.

Diese Theorie hatte zwar zwei kleine Mängel. Erstens gibt es auf Charon keine Gase. Zweitens gibt es fast keine kosmische Strahlung und der Nordpol befindet sich fast immer im Schatten der Sonne.


Charons Durchmesser ist ungefähr halb so groß wie der von Pluto (Pseudofarbfotografien). Foto: NASA

Vulkanische Aktivität wird nur auf Pluto beobachtet, nicht jedoch auf Charon. Das heißt, um die Theorie der Bildung von Mordor zu bestätigen, war es notwendig, eine andere Theorie über die Übertragung von Gas von Pluto nach Charon aufzustellen und eine Strahlungsquelle für die chemische Reaktion zu finden.

Nach 12 Monaten harter Arbeit gelang es einer Gruppe von 127 Wissenschaftlern, die theoretische Grundlage für diese Version zu schaffen. In einem gestern veröffentlichten wissenschaftlichen Artikel haben eine Gruppe von Forschern der NASA, des SETI-Instituts und anderer wissenschaftlicher Organisationen eine klare Kette von Ereignissen aufgebaut, wie Methan aus Pluto Charon erreicht und was damit passiert.

Also hier ist was passiert. Als Zwergplanet kann Pluto nach Vulkanausbrüchen nicht alles Methan in der Nähe seiner Oberfläche halten. Ein Teil des Methans wird regelmäßig vom Sonnenwind in Richtung Charon weggeblasen. Charons Schwerkraft wiederum reicht auch nicht aus, um Gas zu halten. Wissenschaftler haben jedoch berechnet, dass 2,5% des Methans aus Pluto an der Oberfläche von Charon verbleiben. Wenn Sie zählen , fallen während dieser Ereignisse ungefähr 270 Milliarden Methanmoleküle pro Sekunde auf jeden Quadratmeter Charon.

Charons Methanpartikel verhalten sich ungefähr wie Gaspartikel in der Exosphäre, dh sie springen entlang ballistischer Bahnen. Ein solches Leben von Molekülen dauert an, bis sie in die Falle des Nordpols geraten. "Die Temperatur am Nordpol ist unglaublich niedrig", sagtDer Astronom Will Grundy vom Lowell Observatory, einer von 127 Autoren der wissenschaftlichen Arbeit, so dass jedes CH ₄ -Molekül , das mit dem Nordpol kollidiert, nicht mehr wie von jedem anderen Ort auf Charon von der Oberfläche abprallen kann. Am Ende sammelt sich dort etwas Methan an. “


Modellierung der Temperatur in verschiedenen Breiten von Charon in den Jahren 1750-2050 (in ° K)

Aber das ist noch nicht alles. Methan ist schließlich ein farbloses Gas. Um einen roten Mordorfleck zu bilden, muss eine chemische Reaktion mit ultravioletter Strahlung durchgeführt werden. Wo kann man es bekommen?


Finde Mordor. Foto: NASA / Labor für Angewandte Physik der Johns Hopkins University / Southwest Research Institute

Will Grandi und Kollegen haben ein Modell erstellt, das den Gesetzen der Physik nicht widerspricht, wie ultraviolette Strahlen in einem interplanetaren Medium von Wasserstoffgasmolekülen abprallen - und auf den Nordpol von Charon fallen, der sich im Schatten befindet. Das Ultraviolett schlägt Wasserstoffatome aus CH _{4 aus} und bildet Methyl-CH ₃ . Diese Methanradikale sind sehr aktiv und reagieren leicht miteinander.

"Wenn dies alles lange genug passiert, rekombinieren die Fragmente weiter und diese großen Makromoleküle beginnen sich in dir zu bilden, wo alles in einem absolut chaotischen Durcheinander miteinander verbunden ist", erklärte Will Grandi. Nach Berechnungen wird über eine Million Jahre eine Schicht von Makromolekülen mit einer Dicke von etwa 0,16 mm gebildet.

Dieses Durcheinander von Makromolekülen wird als wissenschaftliche Terminologie bezeichnetToline sind organische Substanzen, deren Absorptionslinien in den Spektren vieler Eiskörper des äußeren Sonnensystems gefunden werden. Es wird angenommen, dass es sich um eine Mischung verschiedener organischer Copolymere handelt, die in der Atmosphäre aus einfachen organischen Verbindungen wie Methan und Ethan unter Einwirkung ultravioletter Sonnenstrahlung gebildet werden. Es wird angenommen, dass Toline chemische Vorläufer des Lebens sind (unter dem Einfluss der Hydrolyse können Toline zu Aminosäuren rekombinieren).

Ende des 20. Jahrhunderts gelang es den Wissenschaftlern, unter Laborbedingungen auf der Erde Toline zu erhalten, obwohl sie sich hier nicht mehr auf natürliche Weise bilden. Trotzdem ist diese Protobasis des Lebens in der Realität sogar essbar - einige Bakterien können sich davon ernähren.

Und die Tolins sind wirklich schmutzig rot.

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Es stimmt, es gibt ein kleines Problem. Ein roter Fleck wurde auch auf einem anderen Pluto-Satelliten namens Nyx entdeckt. Aufgrund seiner geringeren Masse (Steinabmessungen 54 × 41 × 36 km) sollten nach dieser Theorie ähnliche Prozesse dort etwa 20.000-mal langsamer ablaufen. Der Fleck scheint für einen solchen Prozess zu groß zu sein. Das Geheimnis von Mordor ist also zu früh, um vollständig gelöst zu werden.


Sputnik Nikta. Foto aus dem Raumschiff "New Horizons"

Die wissenschaftliche Arbeit veröffentlicht 14. September 2016 in der Zeitschrift Nature (doi: 10.1038 / nature19340).

Source: https://habr.com/ru/post/de397653/