جذابیت های یک قمر دوردست

بررسی احتمال وجود آب در تایتان

فضاپیمای کاسینی شواهدی حاکی از وجود اقیانوسی زیرزمینی از آب و آمونیاک در تایتان (قمر زحل) یافته است. موضوع از این قرار است که دانشمندان و مهندسان رادار با استفاده از داده های اولیه، موقعیت ۵۰ نقطه مشخصه منحصربه فرد را روی سطح تایتان تعیین کردند. بعد از آن در میان خروارها داده بازگشتی از کنارگذرهای بعدی کاسینی، دوباره به دنبال همان دریاچه ها، دره ها و کوه ها گشتند. سال گذشته محققان گزارش دادند که نقشه برداری رادیویی فضاپیمای کاسینی از تایتان بین اکتبر ۲۰۰۴ تا مه ۲۰۰۷ نشانگر تغییری غیرعادی تا ۳۰ کیلومتر در نقاط مشخصه سطح قمر بود. توضیح جابه جایی منظم عوارض سطحی دشوار است، مگر اینکه پوسته یخی قمر از درون توسط یک اقیانوس زیرزمینی (به وسعت ماه زمین) از هسته داخلی جدا شده باشد که این حرکت پوسته را راحت تر می کند.

«رالف لورنز» دانشمند رادار کاسینی در آزمایشگاه فیزیک کاربردی جان هاپکینز می گوید؛ «تایتان با دریاچه ها، کانال ها، کوه ها و تلماسه های آلی، یکی از متنوع ترین، فعال ترین و شبیه ترین سطوح به زمین را در منظومه شمسی دارد. حال تغییراتی را در شیوه چرخش تایتان می بینیم که دریچه یی به درون و زیر سطح تایتان می گشاید.» و سپس می افزاید؛ «تصور می کنیم ساختارش حدود ۱۰۰ کیلومتر است که روی لایه آبی سرتاسری قرار گرفته است... شاید به ضخامت صدها کیلومتر.» در صورت اثبات این موضوع، تایتان چهارمین قمر منظومه شمسی خواهد بود (همراه با اقمار مشتری گانیمد، کالیستو و یوروپا) که تصور می شود در درون خود چنین اقیانوس آبی داشته باشند. به باور محققان، گرمای حاصل از رادیواکتیویته در هسته قمر یا فشردگی گرانشی می تواند لایه یی از آب منجمد را ذوب کند. در تایتان، گانیمد و کالیستو مایع بین دو شکل متفاوت یخ فشرده می شود، یکی آنکه روی آب شناور است و دیگری در زیر آن. اخترشناسان عقیده دارند از میان این چهار جرم، یوروپا هسته داغ تر و بزرگ تری دارد که با اقیانوس آن (در زیر لایه نازکی از یخ) هم مرز است. با این حال لایه پنهان آبی هم به کارنامه تحسین برانگیز تایتان اضافه می شود. تایتان با قطری بزرگ تر از ماه زمین و سیاره عطارد، تنها قمر منظومه شمسی با اتمسفری حقیقی است. مًهی چرخان و متراکم از نیتروژن که ابرهای هیدورکربنی متشکل از متان و اتان را دربر دارد و تراکم آن ۵/۱ برابر اتمسفر زمین است.

محققان ده ها سال گمان می کردند که دمای سطح یخ زده تایتان حدود منهای ۲۹۰ درجه فارنهایت (منهای ۱۸۰ درجه سلسیوس)، می تواند باعث گرد آمدن هیدروکربن ها بر سطح آن و در یک اقیانوس وسیع بشود. اما ابزارهای راداری کاسینی در اولین گذر در اکتبر ۲۰۰۴، غیر از دریاچه های متان در نزدیکی قطب شمال این قمر، هیچ اقیانوس پهناوری را کشف نکردند. تغییر عوارض زمین شناختی تایتان غیرعادی است چون این قمر در یک مدار همگام (synchronous) به دور زحل گیر افتاده است، به این معنا که همواره یک روی آن به سوی سیاره است. «لورنز» می گوید؛ «کمی بعید است که تایتان به طور ناهمگام چرخیده باشد.» او و همکارانش در نوشته شان در نشریه ساینس، در عوض جابه جایی زمین شناختی را به مدل هایی نسبت می دهند که در آنها اتمسفر تایتان، کوه ها را روی سطح به جلو هل می دهد.

ضخامت دقیق پوسته مولفه یی مهم در مدل این گروه است، اما به طور دقیق شناخته شده نیست. آنها بر مبنای ابعاد گودال برخوردی Menrva ضخامت را حدود صد کیلومتر تخمین می زنند. این نکته پوسته را نازک تر از گانیمد یا کالیستو می کند، تصور می شود در این دو قمر اقیانوس ها در ۲۰۰ کیلومتری زیر سنگ و یخ قرار گرفته باشند. دانشمندان استدلال می کنند برای آنکه اقیانوس فرضی تایتان در چنین فاصله یی از هسته داغ همچنان مایع بماند باید حاوی آمونیاک باشد. شاید توجیهات دیگری هم برای این تغییر مشاهده شده وجود داشته باشد. در یادداشت سردبیری که همراه با گزارش آمده است، دانشمندان سیاره یی به نام های «کریستف ساتین» از JPL انستیتو تکنولوژی کالیفرنیا (کلتک) و «گابریل توبی» از دانشگاه نانت فرانسه مشاهده کردند که پس وپیش رفتن دوره یی در چرخش تایتان یا (به احتمال کمتر) برخورد یک سیارک هم می تواند این یافته را توجیه کند. خوشبختانه مدل گروه قابل آزمایش است و پیش بینی می کند که سرعت چرخش تایتان در یک یا دو سال آینده شتاب بگیرد و در پی آن کند بشود. صحت چنین چیزی را می توان در کنارگذرهای موفق کاسینی سنجید.

مثل همیشه احتمال وجود آب، بحث امکان وجود حیات را پیش می کشد. حدس محققان این است که تایتان مدت ها پیش پذیرای حیات یا واحد های سازنده آن بوده است که با کاتالیز نور خورشید با کربن و هیدروژن اتمسفر واکنش داده اند. با این حال متخصصان، یوروپا را به خاطر تماس دائمی هسته و اقیانوس که می تواند منبع پایداری از انرژی گرمایی باشد، نامزد بهتری به شمار می آورند. «لورنز» و همکارانش اشاره می کنند که در عوض اقیانوس تایتان ممکن است با آتشفشانی سرد یا آب گرم تر (اما همچنان سردی) که از زیر به بالا می تراود، مرتب هم زده بشود. به گفته «لورنز» اضافه شدن آب، تایتان را «از لحاظ زیست اخترشناختی بسیار جذاب» می کند. «ترکیب شیمیایی یک محیط غنی از مواد آلی و آب مایع برای زیست اخترشناسان خیلی جالب است. بررسی بیشتر چرخش تایتان به ما امکان می دهد ماهیت مواد آبی درون آن را بهتر درک کنیم و چون چرخش پوسته و بادهای اتمسفر به هم ارتباط دارند، ممکن است طی چند سال آینده شاهد تغییراتی موسمی در چرخش آن باشیم.»

ترجمه؛ الهیار امیری

www.astrobiology.com, Mar.۲۰۰۸

www.sciam.com, Mar.۲۰۰۸