콜드 트랩(astronomy)

Cold trap (astronomy)

콜드 트랩(cold trap)은 행성 과학에서 볼라타일(collatile)을 얼릴 수 있을 정도로 차가운 영역을 설명하는 개념이다.차가운 트랩은 공기가 없는 몸의 표면이나 단열 대기 상층에 존재할 수 있다.공기가 없는 몸에서는 차가운 트랩 안에 갇힌 얼음들이 지질학적 시간 동안 그곳에 남아 원시 태양계를 엿볼 수 있다.단열성 대기에서는 콜드 트랩이 대기권에서 우주로 빠져나가는 휘발성 물질(물 등)을 막아준다.

무공기 행성체의 콜드 트랩

수성의 북극 근처의 프로코피예프 분화구 바닥은 결코 햇빛을 경험하지 못한다.
참고 항목:영구 그림자 분화구

수성, 달, 세레스와 같은 우리 태양계의 공기 없는 행성체의 부피(축 기울기)는 0에 매우 가깝다.해롤드 유레이는 먼저 이러한 신체의 극지방 근처에 위치한 움푹 패이거나 분화구가 지질학적 시간(백만 년) 동안 생존할 수 있는 지속적인 그림자를 드리울 것이라고 언급했다.[1]대류에 의한 혼합을 방지하여 이러한 그림자를 극도로 차갑게 만든다.[2]만약 물 얼음과 같은 휘발성 분자들이 이 영구적인 그림자로 이동한다면, 그들은 지질학적 시간 동안 갇히게 될 것이다.[3]

공기가 없는 몸에 대한 차가운 트랩 연구

이들 그림자는 오만을 받지 않기 때문에 이들이 받는 열은 대부분 산란되고 주변 지형에서 방사선을 방출한다.보통 인접 온열기 영역의 수평 열전도는 다공성이 높고 따라서 공기가 없는 신체의 최상층의 열전도율이 낮기 때문에 소홀히 할 수 있다.따라서 이러한 영구 그림자의 온도는 1D 수직 열전도 모델과 결합된 레이 캐스팅 또는 레이 추적 알고리즘을 사용하여 모델링할 수 있다.[4][2]그릇 모양의 분화구와 같은 경우에, 이러한 그림자의 평형온도에 대한 표현을 얻을 수 있다.[5]

또한, 콜드 트랩의 온도(따라서 안정성)는 궤도 탐사선에 의해 원격으로 감지될 수 있다.달 냉간 트랩의 온도는 달 정찰 궤도 디비너 방사선계에 의해 광범위하게 연구되어 왔다.[6]수성에서는 레이더와 [7]반사율[8][9], 가시적 이미지를 통해 콜드 트랩 내부의 얼음 퇴적물 증거를 확보했다.[10]Ceres에서는 Dawn 우주선에 의해 콜드 트랩이 탐지되었다.[11]

대기 콜드 트랩

대기 과학에서, 콜드 트랩은 더 깊고 더 높은 층 둘 다보다 실질적으로 더 차가운 대기의 층이다.예를 들어, 지구의 대류권의 경우, 공기의 온도가 낮아지면서 높이가 낮은 지점(약 20km 높이)에 도달한다.이 지역은 높은 녹는점이 있는 상승 가스를 가두어 다시 지구로 떨어질 수밖에 없기 때문에 콜드 트랩이라고 불린다.[citation needed]

인간에게 있어 그런 식으로 유지되어야 할 가장 중요한 기체는 수증기다.대기 중에 콜드 트랩이 없다면 물 함량은 점차 우주로 빠져나가 생명을 불가능하게 만들곤 했다.콜드 트랩은 높은 고도에서 수증기 형태로 대기 중 물의 10분의 1을 유지한다.지구의 콜드 트랩도 자외선보다 강한 층으로 수증기 양이 더 많으면 무시할 수 있기 때문이다.산소는 자외선의 세기를 차단한다.[citation needed]

일부 천문학자들은 차가운 덫이 없기 때문에 금성과 화성 둘 다 역사 초기에 액체 상태의 물을 대부분 잃었다고 믿는다.[12]지구의 콜드 트랩은 해발 약 12km 위에 위치해 있는데, 태양 자외선에 의해 수증기가 수소와 산소로 영구히 갈라지고 전자는 우주로 되돌릴 수 없게 유실되는 높이보다 훨씬 낮다.지구 대기의 차가운 덫 때문에 지구는 실제로 100만년마다 1밀리미터의 해양 속도로 우주로 물을 잃고 있는데, 이는 옹기종기 때문에 매년 3밀리미터씩 해수면 상승속도가 매년 3밀리미터씩 증가하는 현재의 해수면 상승속도에 비해 인간과 관련된 어떤 시간대의 해수면 변화에 영향을 주기에는 너무 느리다.o 인간이 초래한 기후 변화로 해수의 열팽창과 결합된 극지방 빙하가 녹는 것 (이 때문에 피터 워드와 도널드 브라운리가 <행성의 삶과 죽음>이라는 책에서 지적한 바와 같이 아폴로 16호 달 임무 동안 비록 우연한 사고였지만, w.히흐는 우주 비행사들이 특별한 임무를 위해 단 한 번만 만들어지고 사용된 독특한 Carruthers 카메라를 통해 지구를 관찰하는 것을 포함했다. 그러한 과정은 UV 조명 아래서나 달에서나 볼 수 있기 때문이다. 그 속도라면 UV 빛을 차단할 수 있는 환경이 부족하기 때문에, 그러한 과정은 수조 년, 훨씬 더 오래 걸릴 것이다.그것의 기대 수명보다, 비록 그것의 모든 물이 사라지기 위해서, 비록 그것이 나이가 들면서 궁극적으로 태양을 따뜻하게 하는 것은 지구의 대기를 더욱 더 따뜻하게 만들어서, 차가운 덫을 대기로 더 높게 밀어내고, 따라서 그것이 물 v를 막을 수 있는 능력을 잃게 함으로써, 향후 10억 년 동안 차가운 덫을 약하게 만들 뿐이지만, 그것은 그것들로 하여금 물 v를 막을 수 있는 능력을 잃게 한다.태양 자외선에 의해 수소와 산소로 다시 분리되는 것을 막고 전자가 우주로 탈출하는 것으로부터, 결국 태양이 마침내 붉은 거성으로 팽창하기 훨씬 전인 약 10억년 만에 지구는 우주로 해양을 잃게 된다.

차가운 덫은 가니메데의 산소에 작용하는 것으로 생각된다.[13]

참조

  1. ^ Lucey, P. G. (2009). "The Poles of the Moon". Elements. 5 (1): 41–6. doi:10.2113/gselements.5.1.41.
  2. ^ a b Rubanenko, Lior; Aharonson, Oded (2017). "Stability of ice on the Moon with rough topography". Icarus. 296: 99–109. Bibcode:2017Icar..296...99R. doi:10.1016/j.icarus.2017.05.028.
  3. ^ Watson, Kenneth; Murray, Bruce C.; Brown, Harrison (1961). "The behavior of volatiles on the lunar surface" (PDF). Journal of Geophysical Research. 66 (9): 3033–45. Bibcode:1961JGR....66.3033W. doi:10.1029/JZ066i009p03033.
  4. ^ Vasavada, A; Paige, David A.; Wood, Stephen E. (1999). "Near-Surface Temperatures on Mercury and the Moon and the Stability of Polar Ice Deposits". Icarus. 141 (2): 179–93. Bibcode:1999Icar..141..179V. doi:10.1006/icar.1999.6175.
  5. ^ Buhl, David; Welch, William J.; Rea, Donald G. (1968). "Reradiation and thermal emission from illuminated craters on the lunar surface". Journal of Geophysical Research. 73 (16): 5281–95. Bibcode:1968JGR....73.5281B. doi:10.1029/JB073i016p05281.
  6. ^ Paige, D. A.; Siegler, M. A.; Zhang, J. A.; Hayne, P. O.; Foote, E. J.; Bennett, K. A.; Vasavada, A. R.; Greenhagen, B. T.; Schofield, J. T.; McCleese, D. J.; Foote, M. C.; Dejong, E.; Bills, B. G.; Hartford, W.; Murray, B. C.; Allen, C. C.; Snook, K.; Soderblom, L. A.; Calcutt, S.; Taylor, F. W.; Bowles, N. E.; Bandfield, J. L.; Elphic, R.; Ghent, R.; Glotch, T. D.; Wyatt, M. B.; Lucey, P. G. (2010). "Diviner Lunar Radiometer Observations of Cold Traps in the Moon's South Polar Region". Science. 330 (6003): 479–82. Bibcode:2010Sci...330..479P. doi:10.1126/science.1187726. PMID 20966246. S2CID 12612315.
  7. ^ Harmon, J; Perillat, P. J.; Slade, M. A. (2001). "High-Resolution Radar Imaging of Mercury's North Pole". Icarus. 149 (1): 1–15. Bibcode:2001Icar..149....1H. doi:10.1006/icar.2000.6544.
  8. ^ Neumann, G. A.; Cavanaugh, J. F.; Sun, X.; Mazarico, E. M.; Smith, D. E.; Zuber, M. T.; Mao, D.; Paige, D. A.; Solomon, S. C.; Ernst, C. M.; Barnouin, O. S. (2012). "Bright and Dark Polar Deposits on Mercury: Evidence for Surface Volatiles". Science. 339 (6117): 296–300. Bibcode:2013Sci...339..296N. doi:10.1126/science.1229764. PMID 23196910. S2CID 206544976.
  9. ^ Rubanenko, L.; Mazarico, E.; Neumann, G. A.; Paige, D. A. (2017). "Evidence for Surface and Subsurface Ice Inside Micro Cold-Traps on Mercury's North Pole". 48th Lunar and Planetary Science Conference. 48 (1964): 1461. Bibcode:2017LPI....48.1461R.
  10. ^ Chabot, N. L.; Ernst, C. M.; Denevi, B. W.; Nair, H.; Deutsch, A. N.; Blewett, D. T.; Murchie, S. L.; Neumann, G. A.; Mazarico, E.; Paige, D. A.; Harmon, J. K.; Head, J. W.; Solomon, S. C. (2014). "Images of surface volatiles in Mercury's polar craters acquired by the MESSENGER spacecraft". Geology. 42 (12): 1051–4. Bibcode:2014Geo....42.1051C. doi:10.1130/G35916.1.
  11. ^ Schorghofer, Norbert; Mazarico, Erwan; Platz, Thomas; Preusker, Frank; Schröder, Stefan E.; Raymond, Carol A.; Russell, Christopher T. (2016). "The permanently shadowed regions of dwarf planet Ceres". Geophysical Research Letters. 43 (13): 6783–9. Bibcode:2016GeoRL..43.6783S. doi:10.1002/2016GL069368.
  12. ^ Strow, Thompson (1977). Astronomy: Fundamentals and Frontiers. Quinn & Boden. p. 425.
  13. ^ Vidal, R. A.; Bahr, D.; Baragiola, R. A.; Peters, M. (1997). "Oxygen on Ganymede: Laboratory Studies". Science. 276 (5320): 1839–42. Bibcode:1997Sci...276.1839V. doi:10.1126/science.276.5320.1839. PMID 9188525.