تیـتـان, قمر مرموز

این قمر با قطر ۵۱۵۰ كیلومتر دومین قمر بزرگ منظومه شمسی است كه از سیاره عطارد و ماه زمین نیز بزرگتر است فاصله آن از زحل ۱۲۲۱۶۰۰ كیلومتر است و در مدت ۹۴ ۱۵ روز بدور آن می گردد

تیتان بزرگترین قمر سیاره‌ی زحل، محیطی را به نمایش می‌گذارد كه به نظر می‌رسد در منظومه‌ی شمسی بی‌نظیر باشد. این قمر با قطر ۵۱۵۰ كیلومتر دومین قمر بزرگ منظومه شمسی است كه از سیاره عطارد و ماه زمین نیز بزرگتر است. فاصله آن از زحل ۱۲۲۱۶۰۰ كیلومتر است و در مدت ۹۴/۱۵ روز بدور آن می‌گردد. كاشف آن ستاره‌شناس مشهور كریستین هویگنس بود كه در سال ۱۶۵۵ آن را در اطراف زحل مشاهده كرد. شناخت ما از این قمر بیشتر مرهون مشاهدات رصدی و اكتشافات نزدیك سفاین پایونیر و وویجر می‌باشد. در حال حاضر نیز سفینه اكتشافی كاسینی ـ هویگنس مأموریتی جدید را در منظومه‌ای زحل آغاز كرده‌اند كه تا چند سال ادامه می‌یابد و امید می‌رود اطلاعات جدید و بیشتری نسبت به گذشته در اختیار بشر قرار دهد.

● شناخت فعلی ما از تیتان

اطلاعات بشر از این قمر تا اواخر قرن نوزدهم بسیار ناچیز و اندك بود تا اینكه در سال ۱۹۰۳ میلادی اولین نشانه‌های وجود جوّ در پیرامون آن توسط یك ستاره‌شناس اسپانیایی به نام «خوزه كماس سولا» اعلام گردید. سولا متوجه شده بود كه لبه‌های تیتان نسبت به مركزش تیره‌تر دیده می‌شوند. این موضوع بر این نكته دلالت داشت كه احتمالاً جوّی نسبتاً غلیظ تیتان را دربرگرفته است. بعدها ستاره‌شناس آمریكایی جرالد كوئیپر با بررسی طیف نور بازتابی از سطح تیتان متوجه خطوط طیفی گاز متان شد كه برای یك قمر بی‌سابقه و تعجب‌آور بود. البته این گاز قبلاً در سیارات غول‌پیكر منظومه‌ی شمسی كشف شده بود ولی برای اولین بار بود كه در یك قمر كوچك و سنگی یافت می‌شد.

به نظر می‌رسید این قمر به دلیل دمای بسیار پایین و گرانش خود توانسته است این گاز را حفظ كند. حال سؤال اساسی این بود كه منشاء این گاز از كجاست؟ همچنین ستاره‌شناسان متوجه شدند كه در تیتان ابرهایی نیز وجود دارد و برخی مواد هیدروكربنی در آن یافت می‌شود. این شواهد می‌تواند وجود گونه‌ای از حیات اولیه را در آن پیش‌بینی نماید. آنان دو مدل برای جوّ تیتان را ارائه دادند:

▪ در مدل اول برای تیتان جوّی از گاز متان با فشار تقریبی ۲ درصد فشار جوّ زمین پیش‌بینی شد كه از جوّ سیاره‌ی مریخ غلیظ‌تر بود. در این جوّ رقیق گرمای خورشید دوردست محبوس نمی‌شود لذا باید محیطی بسیار سرد باشد.

▪ در مدل دوم تیتان جوّی چگال شامل گاز نیتروژن و متان دارد كه متان درصد كمی از جوّ آن را تشكیل می‌دهد. بدلیل چگالی بیشتر گازها در این مدل احتمال بدام افتادن گرمای خورشید بواسطه‌ی اثر گلخانه‌ای وجود دارد. در این مورد مشاهدات در محدوده‌ی فركانس‌های رادیویی و فروسرخ نتوانست دمای سطحی تیتان را بطور قطعی و مطمئن تعیین كند ولی در دهه‌ی ۱۹۷۰ با پیشرفت ابزارهای فنی و رصدی مشخص شد كه تیتان دمای بسیار كمی دارد و تقریباً به همان میزانی است كه در چنین فاصله‌ای از خورشید انتظار می‌رود این موضوع نشان می‌داد كه تیتان نمی‌تواند جوّ غلیظی از نیتروژن داشته باشد.

نخستین سفینه‌ای كه به زحل رسید پایونیر ۱۱ بود این سفینه بعد از پرتاب در سال ۱۹۷۳ از كنار سیاره‌ی مشتری گذشت و در سال ۱۹۷۹ به زحل رسید. پایونیر ۱۱ حلقه‌ای جدید را در اطراف زحل آشكار ساخت و تصاویری از تیتان تهیه كرد كه جزئیات جدید كمی را به نمایش می‌گذاشت. سفینه‌ی وویجر ۱ نیز سفینه‌ی دیگری بود كه پس از پرتاب در سال ۱۹۷۷ در سال ۱۹۸۰ از كنار زحل گذر نمود. این سفینه تصاویر و اطلاعات با ارزشی ارسال كرد كه بارزترین آن تصاویر نسبتاً نزدیك از تیتان بود. این سفینه با عبور از فاصله‌ای ۴۰۰۰ كیلومتری تیتان مشخص كرد كه واقعاً تیتان جوّی غلیظ و نارنجی رنگ دارد. این تصاویر نشان داد كه تیتان ابرهایی گسترده دارد كه سطح آن را پنهان كرده‌اند. دوربین‌های سفینه نشان داد كه در نیمكره شمالی تیتان ابرها كمی تیره‌تر از نیمكره جنوبی است.

شواهد دیگر نیز گویای وجود دریاهایی منجمد و قیر مانند بر سطح تیتان بود. سفینه‌ی وویجر ۲ نیز در سال ۱۹۸۱ به زحل رسید ولی بدلیل دوری بسیار آن از تیتان نتوانست اطلاعاتی دقیق‌تر از وویجر۱ به زمین بفرستد. در این قمر همانند زمین جزء اصلی و غالب نیتروژن مولكولی است و متان فقط حدود ۶ درصد تركیب جوّی تیتان را تشكیل می‌دهد. فشار سطحی تیتان ۶/۱ برابر فشار سطحی زمین است با این تفاوت كه اندازه تیتان كوچكتر است. طبق یـافته‌هـای سفاین وویجر دمای سطحی تیتان Cْ۱۷۹ـ (Fْ۲۹۰ـ) است كه در این دما امكان اثر گلخانه‌ای وجود دارد ولی در این دما آب به صورت مایع نخواهد بود.جوّ مه‌آلود تیتان نیز بواسطه‌ی تولید مه‌دود فتوشیمیایی است.

دستگاه‌های طیف‌سنجی مادون قرمز سفاین وویجر مقادیری از محصولات واكنش‌های فتوشیمیایی اولیه‌ی متان را ثبت كردند كه شامل اتان ـ استیلن و پروپان بود. همچنین متان با اتمهای نیتروژن واكنش می‌دهد و نیتریلهایی مانند سیانید هیدروژن را بوجود می‌آورند. وجود چنین واكنشها و گازهایی آسمانی مه‌آلود به تیتان می‌دهد بطوری كه یك شخص ایستاده بر سطح آن روشنایی‌ای به میزان ۰۱/۰ روشنایی جوّ زمین دریافت خواهد كرد.

اما منشاء نیتروژن مولكولی تیتان چیست؟ در حالی كه ماده‌ی اخیر جزء اصلی و اولیه جوّ تیتان می‌باشد. آیا نیتروژن به هنگام تشكیل تیتان انباشته شده است یا محصول فرعی ماده‌ای موسوم به آمونیاك است كه به هنگام پیدایش تیتان وجود داشته است؟ جستجو و بررسی گاز آرگون در جو تیتان می‌تواند پاسخی به سؤال فوق باشد چرا كه این ماده در ابر خورشیدی اولیه كه منشاء منظومه شمسی بوده وجود داشته است. جالب آنكه این دو گاز در دمای مشابهی منجمد می‌شوند. اگر نیتروژن مولكولی در ابر خورشیدی اولیه منشاء نیتروژن تیتان باشد پس نسبت فراوانی گاز نیتروژن به آرگون در ابر خورشیدی اولیه باید در تیتان نیز برقرار باشد. چنین یافته‌ای ما را در درك صحیح منشاء جو سیارات یاری خواهد كرد.

یافته دیگر آنكه مقادیری از هیدروكربن‌های یافت شده در جوّ تیتان به شكل مه‌دود وجود دارد كه سطح آن را تیره كرده است. در واقع مقدار كمی از تركیبات مولكولی نظیر سیانید هیدروژن و استیلن با هم تركیب شده و طی فرایندی به نام پلیمریزاسیون زنجیره بزرگتری از مواد را بوجود می‌آورند كه نتیجه آن آئروسل‌ها (مواد معلق هیدروكربنی) اضافی در تیتان است كه این مواد به آرامی بر سطح تیتان می‌نشینند.

بطور نظری مدت انباشته شدن آئروسل‌ها بر سطح تیتان بیش از عمر منظومه‌ی شمسی است نتیجه آن نیز تشكیل اقیانوسی عظیم از مواد هیدروكربنی دیگر سازنده‌هاست كه عمق متوسط آن بیش از یك كیلومتر خواهد بود. همچنین مقادیری از متان مایع می‌تواند با اتان مخلوط شده و بطور نظری منبعی دائمی برای تولید گاز متان در جوّ تیتان باشد. نظیر چنین پدیده‌ای در اقیانوسهای زمین نیز رخ می‌دهد كه فراهم‌كننده‌ی بخار آب در جوّ زمین است. اطلاعات راداری و مادون قرمز نزدیك از سطح تیتان نشان‌دهنده آن است كه گرچه اقیانوسی وسیع در آن وجود ندارد ولی می‌توان دریاچه‌ها یا دریاهایی در آن یافت.

همچنین به نظر می‌رسد در تیتان بادهایی نیز وجود داشته باشد اما امكان بررسی بادها از زمین در بهترین وضعیت نیز بسیار دشوار است. دستگاه‌های مستقر بر كاوشگر هویگنس اندازه‌گیری و بررسی بادهای تیتان را برای ما انجام خواهند داد. سطح تیتان با دوربین‌های سفینه‌ی وویجر در طول موجهای نور مرئی قابل مشاهده نبود. تمام دانسته‌های موجود از ظاهر سطحی تیتان حاصل اندازه‌گیری‌های راداری از زمین و بیشتر تصاویر اخیر نیز با تلسكوپ فضایی هابل در طول موجهای بلندتر از طول موجهای مورد استفاده در دوربین‌های وویجر بدست آمده است.

تصاویر تلسكوپ فضایی هابل از سال ۱۹۹۴ به بعد درخشندگی متفاوتی را بر سطح تیتان آشكار ساخت كه این موضوع دلالت دارد بر اینكه یك ناحیه‌ی وسیع به اندازه یك قاره در سطح تیتان وجود دارد كه بوضوح در طول موجهای مرئی و مادون قرمز نزدیك درخشان‌تر از دیگر نقاط سطح تیتان دیده می‌شود.

بررسی‌های اولیه نشان می‌دهد كه ناهمواری یا فلات نمی‌تواند سیمای متفاوت موجود در تصاویر را توضیح دهد، بلكه تغییرات درخشندگی باید تا حدودی بدلیل وجود تركیبات متفاوت و یا مواد نرم باشد. همانند دیگر اقمار بیرونی منظومه شمسی انتظار می‌رود تیتان بطور بارزی دارای یك پوسته از جنس یخ آب باشد. در حالیكه آب در دمای مناطق خارجی منظومه شمسی همانند سنگهای سخت و جامد یافت می‌شود. شواهد طیفی ضعیفی نیز یافت شده كه مؤید وجود یخ آب به همراه مقداری مواد تیره بر سطح تیتان است. به همین دلیل دانشمندان نتیجه‌گیری كرده‌اند كه ماده‌ایی بر سطح تیتان وجود داد كه با یخ آب پوشیده شده است. اندازه تیتان نیز به تنهایی گویای آن است كه احتمالاً سطحی همانند قمر مشتری «گانیمد» دارد و تا حدی دارای طبقات یخی دگرگون شده و البته دهانه‌دار و پیر است.

داود همتی

---