冥王星の窒素循環の数値モデリングは、観測されたさまざまな窒素氷床の分布、色、地質、および形態を説明しています。
2015 年 7 月 14 日、NASA の探査機ニュー ホライズンズが冥王星のそばを飛行し、太陽系で前例のない景観を備えた活動的な凍結した世界が明らかになったため、私たちの冥王星のビジョンは変わりました。地表では、霜で覆われた広大な平原と、揮発性の窒素氷、メタン、一酸化炭素のさまざまな混合物で構成される壮観な氷河が、冥王星が提供する複雑さと地質学的多様性を示しています [1][2]。
特に、ニューホライズンズは、冥王星の表面の5％を覆い、数キロメートルの厚さであると思われる、メタンとCO が混合した窒素氷の巨大な氷床を観察しました。驚くべきことに、この氷床は地球上の南極大陸のように極地や高高度では形成されませんでした。それどころか、スプートニク平原と呼ばれる広大な地形盆地の底に位置しています。多種多様な地形 (深い穴、明るい平原と暗い平原、くぼ地、氷河の流れなど) が表示され、複雑な歴史と、さまざまな時間スケールで発生する不安定な氷河プロセスを含む激しい活動が示唆されます [3]。
これらのエキゾチックで謎めいた観測は、分析を完了し、大気中および冥王星の表面で作用する関連メカニズムを理解するためのモデル化の取り組みを必要とします。
この目的のために、この論文の著者は、冥王星の大気と表面をシミュレートできる数値モデルを開発し、普遍的な物理原理のみに依存しています [4][5][6]。
このモデルは、冥王星が経験したような傾斜度、近日点の太陽経度、離心率の変化を考慮して、何百万年にもわたる窒素の氷輸送をシミュレートするように設計されています (地球上では、このようなミランコビッチ サイクルが氷河 - 間氷期サイクルの原因となっています)。このモデルを使用して、論文は冥王星の窒素の揮発性および氷河活動をさまざまなタイムスケールで調査しています。
この結果は、スプートニク平原氷床の多くの地質学的特徴を説明しています。彼らは、氷の厚さが傾斜サイクルで振動し、200 万年で最大 1 km 増減する可能性があることを示しており、周囲の水氷山を浸食する激しい氷河流につながります。これは、氷河流の証拠と一致しています。
さらに、結果は、氷床の南緯が年間タイムスケールで昇華によって支配されていることを示しており、これらの地域で観察された小さな昇華ピットを説明しています.
モデルによると、スプートニク平原の氷床は現在、北端と南端で最小の範囲にある.
この論文はまた、多年生の窒素堆積物が極では安定しておらず、むしろ赤道地域、特にくぼ地で安定していることを示しています。これは、赤道の窒素氷床の観察と一致しています。このような堆積物は数千万年以上存続する可能性がありますが、他のメカニズムがこれらの貯留層の再供給に役立つ場合を除いて、最終的にはスプートニク平原に閉じ込められるはずです.
最後に、この論文は、冥王星の過去に高い値の大気表面圧力が可能であったかどうかを調査しています。結果は、何百万年にもわたる最大地表圧力がパスカルの範囲内にとどまっていたはずであることを示しています。これは、冥王星が液体窒素が表面を直接流れるような状況に遭遇したことがないことを示唆しています。その結果、冥王星の表面で観測された過去の液体の流れの数多くの地形学的証拠は、むしろ消滅した太古の窒素氷河の底に液体窒素が流れた結果である可能性があります.
これらの調査結果は、最近ジャーナル Icarus に掲載された、季節的および天文学的なタイムスケールでの冥王星の窒素循環というタイトルの記事で説明されています。 この作業は、ソルボンヌ大学の T. Bertrand と国立航空宇宙局の F. Forget from Sorbonne Universités, O.M. によって行われました。 O.L. ウムルハンホワイト、および米国航空宇宙局のK.エンニコ、W.M. Lowell Observatory の Grundy、グルノーブル アルプス大学の B. Schmitt、メリーランド大学の S. Protopapa、および Southwest Research Institute, AM. Zangari、K.N. Singer、 A. Stern、 L.A. Young、および C.B. Olkin（サウスウェスト研究所、 P.M. Lunar and Planetary Institute の Schenk 氏と H.A.ジョンズ・ホプキンス大学応用物理学研究所のウィーバー。
参考文献:
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