وأوضح البحيرات والعواصف على قمر زحل تيتان

لقد ازدهر البحث الطويل عن بحيرات الميثان السائل على قمر زحل الكبير تيتان - والذي بدأ كوميض في عين المنظر الفلكي منذ عقود وتوج بتأكيد وجود بحيرات الميثان الفعلية بواسطة مركبة كاسيني الفضائية في عام 2007 - منذ ذلك الحين إلى نماذج كمبيوتر مختلفة بهدف شرح البحيرات. يشير نموذج كمبيوتر جديد من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (Caltech) إلى أن التفسيرات البسيطة 'لدورة الميثان' لتيتان (ابن عم بعيد لدورة مياه الأرض) قد تكون أفضل ، بعد كل شيء. يشرح النموذج العديد من السمات الغامضة لبحيرات وعواصف تيتان ، باستخدام آليات تذكر بالعمليات الطبيعية العادية من حولنا هنا على الأرض.

تم التقاط صورة تيتان أثناء هبوط مسبار Huygens في عام 2005 أثناء هبوطه بنجاح على تيتان. يُظهر التلال والمعالم الطبوغرافية التي تشبه الخط الساحلي وقنوات الصرف. لا توجد صورة ذات دقة أعلى متاحة ، ولكن ... مثيرة للذكريات ، نعم؟ الائتمان: ESA / en: NASA / Univ. ولاية أريزونا

تيتان - بغلافه الجوي الميثان الذي لا يمكن اختراقه - هو المكان الوحيد في النظام الشمسي ، بخلاف الأرض ، الذي يحتوي على أجسام كبيرة من السوائل على سطحه.

يقول هؤلاء العلماء إن نموذجهم ينتج التوزيع الصحيح للبحيرات على تيتان ، لسبب واحد. يميل الميثان إلى التجمع في البحيرات حول القطبين ، كما يشير النموذج ، لأن ضوء الشمس هناك أضعف في المتوسط ​​- تمامًا كما هو الحال على الأرض. عادةً ما تتبخر الطاقة المنبعثة من الشمس الميثان السائل على سطح تيتان ، ولكن نظرًا لوجود ضوء شمس أقل بشكل عام في القطبين ، فمن السهل على الميثان السائل أن يتراكم في البحيرات.

صورة رادار كاسيني (على اليسار) ليجيا ماري ، مقارنةً ببحيرة سوبيريور (على اليمين). حقوق الصورة: ويكيميديا ​​كومنز

بالإضافة إلى ذلك ، هناك المزيد من البحيرات في نصف الكرة الشمالي لتيتان. يشير الفريق إلى أن مدار زحل حول الشمس مستطيل قليلاً ، بحيث يكون تيتان بعيدًا عن الشمس عندما يكون الصيف في نصف الكرة الشمالي للقمر. أضف أن حقيقة أن كوكبًا يدور ببطء أكثر كلما ابتعد عن الشمس ، مما يجعل الصيف الشمالي لتيتان أطول من صيفه الجنوبي. الصيف هو موسم الأمطار في المناطق القطبية لتيتان ، حيث تسقط أمطار الميثان ، لذا يكون موسم الأمطار أطول في نصف الكرة الشمالي للقمر. وفي الوقت نفسه ، تكون أمطار الميثان الصيفية في نصف الكرة الجنوبي لتيتان أكثر كثافة لأن تيتان كانت أقرب إلى الشمس في ذلك الوقت - لذلك يكون ضوء الشمس أكثر كثافة ، مما يؤدي إلى هطول المزيد من الأمطار الغزيرة. لكن شدة هطول الأمطار في نصف الكرة الجنوبي لا يمكن أن تتناسب مع طول عمر موسم الأمطار في نصف الكرة الشمالي. بشكل عام ، يسقط المزيد من الأمطار على مدار عام في الشمال ، مما يؤدي إلى ملء المزيد من البحيرات.

غيوم بالقرب من خط استواء تيتان. رصيد الصورة: NASA / JPL / SSI



نجاح آخر للنموذج الحاسوبي ، كما يقول صانعوها ، هو أنه يشرح العلامات الغامضة لجريان الأمطار عند خطوط العرض المنخفضة في تيتان والمنطقة الاستوائية. يقولون إن هذه المناطق على تيتان يمكن أن تمر سنوات دون قطرة مطر. كانت مفاجأة ، إذن ، عندما رأى مسبار Huygens في عام 2005 دليلاً على جريان الأمطار في تضاريس خطوط العرض المنخفضة لتيتان - وفي عام 2009 عندما اكتشف باحثون آخرون (أيضًا في CalTech) عواصف في هذه المنطقة نفسها ، التي يُفترض أنها غير مؤلمة.

لم يفهم أحد حقًا كيف نشأت هذه العواصف ، ولكن نموذج CalTech الجديد كان قادرًا على إنتاج أمطار غزيرة غزيرة في وقت قريب من الاعتدال الربيعي والخريفي لتيتان - سائل كافٍ لاقتناء نوع القنوات التي وجدها Huygens. وأوضح الباحثون:

نادرا ما تمطر على خطوط العرض المنخفضة ، ولكن عندما تمطر ، فإنها تتساقط.

أخيرًا ، يقول علماء معهد كاليفورنيا للتقنية إن نموذجهم يفسر لغزًا آخر على تيتان - الغيوم التي لوحظت على مدار العقد الماضي خلال الصيف في نصف الكرة الجنوبي لتيتان ، وتتجمع حول خطوط العرض الجنوبية الوسطى والعليا.

تيتان. حقوق الصورة: NASA / JPL / Space Science Institute

يقولون إن نموذجهم لا يعيد إنتاج ما شاهده العلماء بالفعل على تيتان بنجاح فحسب ، بل يمكنه أيضًا التنبؤ بما سيراه العلماء في السنوات القليلة المقبلة. على سبيل المثال ، بناءً على عمليات المحاكاة ، يتوقع الباحثون أن تغير الفصول على قمر زحل سيؤدي إلى ارتفاع مستويات بحيرة تيتان في نصف الكرة الشمالي على مدار الخمسة عشر عامًا القادمة. يتوقع العلماء أيضًا أن تتشكل السحب حول القطب الشمالي لتيتان في العامين المقبلين.

يقول هؤلاء العلماء ، عند إجراء تنبؤات قابلة للاختبار ...

... فرصة نادرة وجميلة في علوم الكواكب. في غضون سنوات قليلة ، سنعرف مدى صوابهم أو خطأهم.

هذه ليست سوى البداية. لدينا الآن أداة لإجراء علوم جديدة بها ، وهناك الكثير الذي يمكننا القيام به وسنفعله.

خلاصة القول: تيتان هو أكبر قمر متجمد لكوكب زحل. متوسط ​​درجة حرارة سطحه هو -300 درجة فهرنهايت ، وقطره أقل بقليل من نصف قطر الأرض. بها سحب الميثان والضباب وعواصف الميثان المطيرة وبحيرات وفيرة من الميثان السائل. أعلن علماء الفلك في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا هذا الأسبوع (4 يناير 2011) عن نموذج كمبيوتر جديد يشرح العواصف والبحيرات على تيتان.

عبر CalTech