دنیایی با دریا‌های موّاج «متان» و دمای ۱۸۰ درجه زیر صفر

شواهد جدید نشان می‌دهد که دریاچه‌های متان و اتان مایع در تیتان دارای خطوط ساحلی هستند که به نظر می‌رسد توسط امواج روی آن دریاچه‌های هیدروکربنی شکل گرفته‌اند. این احتمال به طور بالقوه به یک بحث قدیمی پایان می‌دهد و همچنین می‌تواند دلیل مأموریت‌های آتی به این قمر غول‌پیکر زحل باشد.

به گزارش فرادید، وقتی نوبت به یافتن جهانی می‌شود که ما بتوانیم آن را به دلیل شباهتش به زمین اولیه مطالعه کنیم، بهترین چیزی که منظومه شمسی برای ارائه کردن دارد، یک سیاره دیگر نیست، بلکه یک قمر است. تیتان تنها قمر شناخته‌شده برای ما با اتمسفر قابل‌توجه است، چیزی که بیشتر شبیه به اتمسفر زمین است تا اتمسفر بسیار نازک مریخ یا جهنم اسیدی در حال جوشیدن زهره.

این ویژگی‌ها هیجان زیادی را زمان پایان یافتن مأموریت‌های وُیجِر ایجاد کرد، اما علاقه‌ها به تدریج کمرنگ شد. حالا، در حالی که ناسا در حال آماده شدن برای مأموریت دراگون‌فلای برای کاوش تیتان است، تمرکز دوباره به عقب بازگشته و دانشمندان سیاره‌شناسی می‌خواهند بدانند برای تغییر (یا اصلاح) نقشه‌های دراگون‌فلای چه انتظاری داشته باشند.

به عنوان بخشی از این فرآیند، پروفسور تِیلور پِرون از MIT به دنبال پاسخ به این پرسش است که آیا امواج بزرگ در دریاچه‌های تیتان شکل گرفته‌اند یا نه؛ چیزی که شاید پیامد‌های مهم زیادی داشته باشد. تحقیقات گذشته پاسخ‌های متناقضی به همراه داشت.

پرون و همکارانش به روشی که امواج، مرز‌های دریاچه‌های بزرگ روی زمین را فرسایش می‌دهند، دقت کردند و آن را با تصاویر ارسال شده توسط کاسینی از خطوط کلی بزرگ‌ترین دریاچه‌های تیتان مقایسه کردند. آن‌ها تصدیق می‌کنند که نتایج قطعی نیست، با این حال، کاسینی تنها حین گردش به دور زحل، از کنار تیتان عبور کرده، بنابراین وضوح تصاویری که گرفته به آن خوبی که انتظار می‌رفته، نبوده است.

پرون در بیانیه‌ای گفته: «بر اساس نتایج می‌توانیم بگوییم که اگر خطوط ساحلی دریا‌های تیتان فرسایش یافته باشند، امواج محتمل‌ترین عامل هستند. اگر می‌توانستیم روی لبه یکی از دریا‌های تیتان بایستیم، ممکن بود بتوانیم امواج متان و اتان مایع را در ساحل ببینیم که هنگام طوفان به سواحل برخورد می‌کنند و این اتفاق می‌تواند موجب فرسایش موادی شود که ساحل از آن ساخته شده است.»

ثابت کردن وجود امواج پیامد‌هایی بسیار فراتر از خطوط ساحلی دارد. شهاب‌سنگ گاه به گاه ممکن است هنگام فرود در یک دریاچه سبب ایجاد امواج شود، اما چنین رویداد‌هایی در تیتان حتی نادرتر از زمین خواهد بود. امواج به قدر کافی مکرر برای فرسایش دادن خطوط ساحلی، نشانه باد‌های شدید هستند.»

رز پالِرمو، نویسنده اول مقاله که این یافته‌ها را گزارش کرده، متذکر می‌شود که تلاش‌ها برای دیدن اینکه آیا امواج رخ می‌دهند، متکی به مشاهده تصاویر کاسینی از خود دریاچه‌ها بود تا سعی کنیم ارزیابی کنیم که آیا آن‌ها ساکن هستند یا متلاطم».

پالرمو می‌گوید: «بعضی از افرادی که سعی داشتند شواهدی برای امواج پیدا کنند، چیزی پیدا نکردند و گفتند این دریا‌ها مانند آینه صاف هستند. برخی دیگر گفتند مقداری ناهمواری روی سطح مایع دیده‌اند، اما مطمئن نبودند امواج آن‌ها را ایجاد کرده یا خیر».

علاوه بر چالش فهمیدن این تصاویر، ما می‌دانیم بزرگترین دریاچه‌های زمین می‌توانند به قدری سریع از حالت آرام به حالت طوفانی درآیند که انگار جادو شده‌اند. عدم وجود امواج در هر زمان به سختی قطعی است.

اگر کار پالرمو، پرون و نویسندگان همکار تایید شود، به ما امکان می‌دهد مدل‌های جو تیتان و نحوه حرکت دریاچه‌ها و دریا‌ها را بهبود ببخشیم. در حالت ایده‌آل، شاید بتوانیم تعیین کنیم که یک دریاچه در تیتان چقدر باید بزرگ باشد تا امواج فرسایش‌دهنده ساحل ایجاد کند و آیا باد‌ها و امواج در عرض‌های جغرافیایی خاص قویتر هستند، همانطور که در زمین اینطور است.

محققان ابتدا به دنبال این بودند که مشخص کنند اصلاً آیا سواحل فرسایش یافته‌اند یا خیر و تکامل آن‌ها را از دره‌های رودخانه‌های سیل‌زده مدل‌سازی کردند. پرسش بعدی این بود که آیا فرسایش بیشتر شبیه چیزیست که توسط امواج یا سایر فرآیند‌ها ایجاد می‌شود در این مورد از آنچه در مورد دریاچه‌های زمین می‌دانیم به عنوان نقطه قیاس استفاده شد.

مقایسه بزرگترین «دریای» تیتان که کاسینی تصویر آن را ثبت کرده با یک دریاچه زمینی در همان مقیاس

برای شبیه‌سازی فرسایش ناشی از موج، نویسندگان باید ارتفاع موج را بدانند که آن را با استفاده از چیزی به نام «فِچ یا موجگاه» مدل‌سازی کردند که واقعاً اتفاق می‌افتد؛ ناحیه‌ای از دریا که باد با سرعت و جهت ثابت روی آن می‌وزد و موج تولید می‌کند.

پالرمو توضیح می‌دهد: «فرسایش موج متأثر از ارتفاع و زاویه موج است. ما از موجگاه برای تقریب زدن ارتفاع موج استفاده کردیم، زیرا هر قدر موجگاه بزرگ‌تر باشد، فاصله‌ای که در آن باد می‌وزد و امواج می‌توانند شکل بگیرند، بیشتر می‌شود.»

سپس مناطق اطراف چهار پهنه از بزرگترین پهنه‌های مایع تیتان که از نظر اندازه با دریاچه‌های بزرگ آمریکای شمالی قابل قیاس هستند، با این مدل‌ها مقایسه شدند.

پرون گفت: «ما دریافتیم اگر خطوط ساحلی فرسایش یافته باشند، شکل آن‌ها با فرسایش توسط امواج سازگارتر است تا فرسایش یکنواخت یا بدون فرسایش.»

«ما خطوط ساحلی آغازین یکسانی داشتیم و دیدیم شکل نهایی واقعاً متفاوتی تحت فرسایش یکنواخت در مقابل فرسایش موجی به دست می‌آید». اکنون هدف محاسبه قدرت و جهت باد‌های مورد نیاز برای ایجاد چنین فرسایشی است.

ما تحقیقات فضایی انجام می‌دهیم، چون کنجکاوی برای انسان طبیعی است، اما گاهی اوقات نتایج غیرمنتظره‌ای به همراه دارد. پالرمو می‌گوید با بررسی چگونگی فرسایش در غیاب انسان‌ها، یاد می‌گیریم چگونه از خطوط ساحلی زمین در برابر آسیب محافظت کنیم.