راز جوانی تیتان: آرایش با «شن و ماسه»!

* خواهر و برادرهای تیتان باید به او حسادت کنند. در حالی که بیشتر ماه های کیوان چهره های پیر و آبله گونی که در اثر هزاران دهانه ی برخوردی به این روز افتاده را از خود به نمایش می گذارند، تیتان - بزرگ ترین ماه کیوان -
بسیار جوان تر از آنچه هست می نماید چرا که دهانه های روی سطحش پاک می شوند.

* بر پایه ی پژوهش تازه ای که به کمک رصدهای فضاپیمای کاسینی ناسا انجام گرفته، تپه هایی از شن شگفت آور هیدروکربنی به آرامی ولی پیوسته گودال های روی سطح تیتان را پر می کنند.

کاترین نیش، یکی از اعضای گروه رادار کاسینی در مرکز پروازهای فضایی گودارد ناسا در گرین بلت مریلند می گوید: «بیشتر ماه های کیوان - خواهر و برادرهای تیتان - هزاران و هزاران گودال بر سطحشان دارند. ولی روی تیتان، که ما تاکنون ۵۰ درصد سطحش را با وضوح بالا دیده ایم، تنها حدود ۶۰ دهانه دیده شده. شاید شمار دهانه های تیتان بسیار بیشتر از این باشد ولی از فضا دیده نشوند زیرا بسیار فرسایش یافته اند. ما معمولن سن یک سیاره را با شمردن دهانه های روی سطحش برآورد می کنیم (دهانه‌های بیشتر نشانگر سن بیشترند). ولی اگر فرآیندهایی مانند فرسایش ناشی از جریان مواد مایع و یا تپه های شن های روان آن ها را پر کند، امکان دارد سنش بسیار جوان تر از آنچه واقعن هست به نظر بیاید.»

نیش می افزاید: «این پژوهش، نخستین برآوردِ چندی (کمّی) از میزان تغییریست که هوای تیتان در سطحش به وجود می آورد.»
این تصویر که با دستگاه رادار کاسینی گرفته شده دو تا از دهانه های تیتان را نشان می دهد: دهانه ی سینلپ (Sinlap) در سمت چپ، که دهانه ای نسبتن تازه است و نسبت ژرفا به قطر آن نزدیک به چیزیست که روی گانیمد دیده می شود؛ و دهانه ی سوی (Soi) در سمت راست، که به شدت تخریب شده و ژرفای آن در سنجش با دهانه های گانیمد بسیار کم است. قطر هر دوی این دهانه ها نزدیک به ۸۰ کیلومتر است. عکس سینلپ در ۱۵ فوریه ی ۲۰۰۵ گرفته شده. عکس سوی هم یک تصویر موزاییکی از دو عکس است که در ۲۱ می ۲۰۰۹ و ۲۲ ژوییه ی ۲۰۰۶ گرفته شدند. تصویر در اندازه ی کامل - عکس های بیشتر تیتان 
تیتان تنها ماه منظومه ی خورشیدیست که هوایی فشرده و چگال دارد، و تنها دنیای شناخته شده غیر از زمین است که دریاچه ها و دریاهایی روی سطحش دارد. با این حال، با دمای سطحی بسیار سرد، حدود ۲۹۰- فارنهایت یا ۹۷ کلوین، بارانی که از آسمان تیتان می بارد بارانِ آب نیست بلکه متان و اتان مایعست، ترکیب هایی که حالت معمولیشان روی زمین حالت گازی است.

نیش و گروهش این کشف را با مقایسه ی دهانه های تیتان و دهانه های روی گانیمد، ماه سیاره ی مشتری انجام دادند. گانیمد یک ماه غول پیکر با پوسته ای از آب یخزده و همانند تیتان است بنابراین باید دهانه های روی هر دو نیز به یک شکل باشند. ولی گانیمد بدون هوا (جو) است و از همین رو باد و بارانی که سطحش را بفرساید نیز ندارد.

نیش، که نویسنده ی اصلی یک مقاله درباره ی این پژوهش است که روز ۳ دسامبر ۲۰۱۲ در شماره ی آنلاین نشریه ی ایکاروس منتشر شد می گوید: «ما دریافتیم که دهانه های تیتان به طور میانگین صدها یارد (متر) کم ژرفاتر از دهانه هایی با همان اندازه روی گانیمدند؛ این نشان می داد که فرآیندهایی روی تیتان هست که دهانه های آن را پر می کند.»

دانشمندان این نسبت ژرفای میانگین به قطر را برای دهانه هایی از گانیمد که در تصاویر سه بعدی فضاپیمای گالیله ی ناسا دیده می شد به کار بردند. برای دهانه های تیتان، این نسبت را با برآورد ژرفای دهانه ها از روی عکس هایی که با دستگاه رادار کاسینی گرفته شده بود اندازه گرفتند.

بیشتر جو تیتان از نیتروژن تشکیل شده با ردی از متان و دیگر مولکول های پیچیده تری که از هیدروژن و کربن درست شده اند (هیدروکربن ها). سرچشمه ی متانِ تیتان ناشناخته است چرا که پرتوی خورشید در زمان نسبتن کوتاهی متان درون جو را می‌شکند. سپس اجزای مولکول های متان دوباره به هم می پیوندند و در لایه های بالاترِ جو، هیدروکربن هایی پیچیده تر می‌سازند. بدین ترتیب توده هوای نارنجی رنگ فشرده ای پدید می آید که سطح تیتان را از چشم پنهان می کند. برخی از ذرات بزرگ تر هم سرانجام بر سطح می بارند و به نظر می رسد در آنجا به هم پیوسته و دانه های شن پدید می آورند.

نیش می گوید: «از آن جایی که به نظر می رسد این شن ها از متان درون جو ساخته شده اند، پس تیتان می بایست دستکم تا چند صد میلیون سال در جو خود متان می داشته تا بتواند دهانه های رویش را تا این سطحی که اکنون می بینیم پر کند.» ولی پژوهشگران برآورد می کنند که ذخیره ی کنونی متان می بایست طی چند ده میلیون سال در اثر نور خورشید از بین برود، پس یا تیتان در گذشته متان بسیار بیشتری داشته، یا متانِ آن از راهی بازسازی می شود.

به گفته ی اعضای گروه، امکان دارد دهانه های تیتان در اثر فرآیندهای دیگری پر شوند: برای نمونه، فرسایش ناشی از جریان متان و اتان مایع. گرچه این گونه هوازدگی معمولن یک دهانه را به سرعت پر می کند، سپس با ساییده شدن لبه ی دهانه و کاهش شیب آن، سرعت پر شدن هم کمتر می شود. اگر فرسایش ناشی از مایعات عامل شماره یکِ پر شدن دهانه ها بود، پس دانشمندان می بایست کلی دهانه ی نیمه پر روی تیتان می دیدند. ولی به گفته ی نیش: «این گونه نبود. ما دهانه هایی در مراحل گوناگون روی تیتان می بینیم؛ برخی تازه دارند پر می شوند، برخی تا نصف پر شده اند، و برخی هم تقریبن به طور کامل پر شده اند. این نشان می دهد که فرآیندی مانند جابجایی شن در اثر باد (شن بادزَده) در کار است، که دهانه ها و دیگر ویژگی های سطحی را با آهنگی ثابت پر می کند.»

همه ی مواد جامدِ زیر فشار با گذشت زمان به کندی جریان پیدا می کنند. این فرآیند را جریان گرانروی می نامند، و همانند چیزیست که وقتی کسی یک قاشق از خامه ی تازه زده شده درون یک کاسه بر می دارد روی می دهد: خامه به کندی به سمت درون جریان می یابد تا چاله ی ایجاد شده با قاشق را پر کرده و سطح را صاف نماید. دهانه های روی ماه های یخی هم به دلیل جریان گرانروی یخ در گذر زمان، از گودیشان کاسته می شود (یخ به آرامی به درون گودال جریان یافته و آن را پر می کند)، پس این امکان هست که شماری از دهانه های کم ژرفای تیتان در حقیقت بسیار پیرتر باشند یا جریان گرمایی بیش از دهانه های تازه و هم اندازه‌شان روی گانیمد که مورد بررسی قرار گرفته اند تجربه کرده باشند.

با این حال پوسته ی تیتان عمدتن از آب یخ زده درست شده و به گفته ی دانشمندان، در دمای بسیار پایینِ تیتان، یخ نمی تواند جریانی به اندازه ی کافی بیابد که بتوان این همه تفاوت در ژرفای دهانه های تیتان با دهانه های گانیمد را به پایش نوشت. همچنین درست مانند فرسایش ناشی از مایع روان، دگرگونی ناشی از جریان گرانروی هم معمولن نخست به سرعت انجام می شود، سپس با متعادل شدن مواد، کندتر می شود؛ بنابراین اگر سطح تیتان به سادگی با جریان گرانروی دگرگون شده باشد، باید می توانستیم دهانه های نیمه پر بسیاری روی آن ببینیم.

فضاپیمای کاسینی پس از چندین سال گردش در منظومه ی کیوان و گذر از کنار تیتان، کم کم دارد با دستگاه راداری خود نقشه ای از سطح آن تهیه می کند. این دستگاه تا امروز داده های درون نوارهایی از سطح تیتان که جمعن حدود ۵۰ درصد سطح آن را می‌پوشانند تهیه کرده. همه ی دهانه هایی که دانشمندان مورد سنجش قرار داده اند درون محدوده ی حدود ۳۰ درجه از استوای آن جای داشته اند که یک منطقه ی نسبتن خشک تیتان است.

نیش می گوید: «با این حال وجود مایعات روی سطح و لایه های زیرین نزدیک سطح هم می تواند به این تغییر شکل گسترده ی دهانه ها بینجامد، همان گونه که روی زمین هم دیده شده. این مایعات در تیتان از هیدروکربن ها تشکیل شده اند، چه به صورت رسوبات نمناک (مانند چیزهایی که در نقطه ی فرود هویگنس دیده شد) و چه به صورت محیط های دریایی کم ژرفا (مانند دریاچه‌هایی که در قطب های جنوب و شمال آن دیده می شود). دهانه هایی که در محیط هایی مشابه روی زمین شکل گرفته اند هیچ توپوگرافی‌ سطحی چشمگیر، از جمله لبه های برجسته ای که با فرو ریختن رسوبات خیس درون دهانه پدید آمده باشند ندارند. شاید بتوان دلیل کمیابی دهانه های دیده شده نزدیک قطب های تیتان را نبودِ توپوگرافی و نیز روی دادنِ برخوردها در دریا دانست. اگر مناطق قطبی تیتان پر از هیدروکربن های مایع باشد، پس چه بسا دهانه هایی که در آن نواحی شکل گرفته اند هیچ نشانه ی توپروگرافی تشخیص پذیری نداشته باشند.»

گروه دانشمندان بر این گمانند که این ها نکته هایی مناسب برای بررسی بیشترند ولی بر پایه ی داده هایی که تاکنون به دست آمده، بهترین توضیح برای تفاوت ژرفا میان دهانه های تیتان با دهانه های گانیمد، همان پُر شدن توسط شن های بادزَده است، گرچه فرسایش در اثر مایع ها و جریان گرانروی هم ممکن است در دگرگونی دهانه های تیتان نقش داشته باشند.

واژه نامه:
Titan - crater - Saturn - moon - hydrocarbon - NASA - Cassini spacecraft - Catherine Neish - Goddard Space Flight Center - sand dune - Earth - methane - ethane - Jupiter - Ganymede - Galileo spacecraft - radar instrument - molecules - hydrogen - carbon - viscous flow - icy satellite - stream erosion - equator - Huygens - topography - windblown sand - Sinlap - Soi

منبع: nasa

0 دیدگاه شما:

Blogger template 'Browniac' by Ourblogtemplates.com 2008

بالای صفحه