Badania wykazały, że wulkany mogą istnieć nie tylko na planetach i księżycach. Na powierzchni komety orbitującej wokół Słońca pomiędzy Saturnem a Jowiszem odkryto ślady sugerujące występowanie wulkanów. Zamiast gorącej lawy z wnętrza ciała niebieskiego wydostaje się jednak lodowa mieszanka substancji chemicznych. W przeciwieństwie do obserwowanego na Ziemi wulkanizmu nie ma tam gór wulkanicznych o stałej lokalizacji. Po kilku erupcjach w danym miejscu wulkan wygasa, a nowy pojawia się w innym obszarze lodowej pokrywy.

Artykuł napisała Karolina Wilk.

Powolna rotacja komety sprawia, że jej zewnętrzna powłoka zbudowana z tlenku węgla (II) zmniejsza się w czasie dnia w wyniku procesu parowania, jednak w nocy następuje ponowne gromadzenie się gazu na powierzchni. W pewnym momencie wysokie ciśnienie powstałe pod powierzchnią powoduje wybuch, który w przeciwieństwie do tych zauważonych na innych kometach jest bardzo gwałtowny i niespodziewany. Zimna „lawa” wydostaje się w nieoczekiwanej erupcji, której przewidzenie uniemożliwia brak oznak stopniowego gromadzenia się materiału.

Dziwna góra Ahuna Mons na planecie karłowatej Ceres może być jednym z wielu lodowych wulkanów w Układzie Słonecznym.

Jak twierdzi specjalista od komet, Richard Miles z British Astronomical Association, który zaprezentował swoje odkrycia na spotkaniu Division for Planetary Sciences w Pasadenie w Kalifornii, zjawiska kriowulkaniczne są nagłe, a po wybuchu nie następuje powolne wygaszanie powszechnie obserwowane w przypadku dżetów.

Najbardziej aktywną, znaną kometą jest odkryta w 1927 roku 29P/Schwassmann-Wachmann. Krótko po jej zaobserwowaniu dostrzeżono gwałtowne zmiany jasności obiektu. Wiele komet staje się jaśniejszymi, kiedy zbliżają się do Słońca, jednak 29P krąży po orbicie będącej niemalże idealnym okręgiem, pozostając przez cały czas w prawie jednakowej odległości od gwiazdy. Mimo to zróżnicowanie jej jasności było znaczne, co zaintrygowało naukowców i wielbicieli astronomii.

Podczas ponad dziesięcioletnich badań Miles ze współpracownikami zarejestrował 64 wybuchy na powierzchni komety. Liczba erupcji wahała się od trzech do aż ośmiu rocznie, a śledzenie ich lokalizacji pozwoliło naukowcom zauważyć wzmożoną aktywność wulkaniczną niektórych obszarów. Niektóre wybuchy powtarzały się po około dobie, podczas gdy na ponowną erupcję w innych regionach trzeba było czekać nawet 20 lat (co wywnioskowano na podstawie wcześniejszych obserwacji). Powtarzalność zjawiska naprowadziła zespół na myśl, że mogą mieć do czynienia z kriowulkanizmem.

W odróżnieniu od zwykłych wulkanów wyrzucających z siebie gorącą lawę, z kriowulkanów wydostają się zmrożone gazy, które poruszają się w sposób analogiczny do swojego znacznie cieplejszego odpowiednika. Mogą one dość powszechnie występować na lodowych księżycach Układu Słonecznego takich jak Europa, Ganimedes czy Tytan, a także na planetach karłowatych. Zarówno na Plutonie jak i na Ceres zaobserwowano zjawiska sugerujące występowanie kriowulkanizmu.

Co ciekawe, 29P nie posiada elementów ukształtowania powierzchni podobnych do znanych wulkanów, ale jej aktywność jest interpretowana jako najprawdopodobniej wulkaniczna. Jeśli epizod jest jednorazowy, nie można mówić o wulkanie. Jednak większość obszarów komety przejawia aktywność dwa lub trzy razy zanim wyczerpują się w nich zasoby gazów.

Nadzwyczajna aktywność może być skutkiem niezwykle długiego cyklu dnia i nocy. Podczas gdy większość komet rotuje z okresem obrotu mierzonym w godzinach, 29P wykonuje pełną rotację przez około 60 ziemskich dób. W czasie długiej nocy materiał zbiera się w komorach wewnątrz komety, a kiedy następuje dzień, gazy rozszerzają się, napierając na powierzchniowe warstwy lodu. Wysokie ciśnienie powoduje przebicie się gazów na zewnątrz, przez powierzchnię, w eksplozji podobnej do wulkanicznej.

Kosmiczny Teleskop Spitzera uchwycił obraz komety 29P/Schwassmann-Wachmann, na której zachodzą częste wybuchy mogące mieć swoje źródło w kriowulkanizmie.

Podobnie jak parafina, materiał wydostający się spod powierzchni komety przed stopieniem staje się miękki. Gromadząc się wokół pęknięcia powstałego podczas erupcji, ostatecznie zakleja je. Blokada pozostaje szczelna dopóki ciśnienie gazów pod nią nie wzrośnie wystarczająco, by spowodować kolejny wybuch.

Woskowaty materiał może także wywołać inną aktywność wulkaniczną. Ponieważ kometa posiada bardzo duże jądro, większość wydostających się podczas erupcji gazów opada z powrotem na powierzchnię. Jeżeli wylądują w miejscu, gdzie znajdują się kolejne pokłady materiału, może dojść do osłabienia lodowej pokrywy i narodzenia się następnego kriowulkanu. A kiedy już dojdzie do jednego wybuchu, z dużym prawdopodobieństwem nastąpią kolejne.

Opisane zjawiska wpływają na wygląd komy i warkocza komety. Jak odkryto podczas misji sondy Rosetta, otoczka komety 67P/Churyumov-Gerasimenko była znacznie cieńsza niż 29P. Jako przyczynę naukowcy uważają brak zjawisk wulkanicznych, które powodują zwiększenie się pyłowo-gazowej chmury dookoła jądra.

Pomimo niezwykłej aktywności komety, naukowcy nie poświęcają 29P zbyt dużej uwagi. Miles ma nadzieję, że się to zmieni i dokumentuje wszystkie wybuchy, próbując zrozumieć zjawiska zachodzące na tym odległym ciele niebieskim, gdyż ciągle są one zagadką.

Jego badania zostały opublikowane w serii artykułów w czasopiśmie Icarus.

Source :

Astronomy

Autor

Redakcja AstroNETu
Redakcja AstroNETu

  • krzychu01230

    Czy przytoczony mechanizm erupcji nie działa jak silnik odrzutowy, obserwowane są zamiany parametrów orbitalnych? Wspomniana przemiana fazowa CO2 nie jest raczej możliwa, gdyż z wykresu fazowego wynika brak ciekłego CO2 przy małych ciśnieniach. Dalej pamiętając o niewysokim ciśnieniu przestrzeni między planetarnej i małej grawitacji komety ‘nocne gromadzenie się gazu na powierzchni’ odbywa się w jaki sposób? Gaz w takich warunkach będzie się rozprężał i jego powierzchniowe gromadzenie jest wątpliwym procesem.