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

شواهد جدید نشان می دهد که دریاچه های متان و اتان مایع در تیتان دارای خطوط ساحلی هستند که به نظر می رسد توسط امواج بالای آن دریاچه های هیدروکربنی تشکیل شده اند. این احتمال احتمالاً به یک بحث طولانی مدت پایان می دهد و همچنین ممکن است دلیلی برای مأموریت های آینده به قمر غول پیکر زحل باشد.

وقتی نوبت به یافتن جهانی می شود که بتوانیم آن را به دلیل شباهت آن به زمین اولیه مطالعه کنیم، بهترین چیزی که منظومه شمسی ارائه می دهد سیاره دیگری نیست، بلکه یک ماه است. تیتان تنها قمر شناخته شده برای ما با جو قابل توجهی است که از جو بسیار نازک مریخ یا جهنم اسیدی خشمگین زهره به جو زمین نزدیکتر است.

این ویژگی ها با پایان یافتن ماموریت های وویجر، هیجان زیادی ایجاد کرد، اما علاقه به تدریج کاهش یافت. اکنون، در حالی که ناسا برای مأموریت دراگون‌فلای برای اکتشاف تیتان آماده می‌شود، تمرکز دوباره بر روی آن است و دانشمندان سیاره‌شناسی می‌خواهند بدانند که وقتی برنامه‌های دراگون‌فلای تغییر می‌کند (یا اصلاح می‌شوند) چه انتظاری دارند.

به عنوان بخشی از این فرآیند، پروفسور تیلور پرون از MIT به دنبال پاسخ به این سوال است که آیا امواج بزرگ در دریاچه‌های تیتان تشکیل شده‌اند یا خیر. چیزی که می تواند پیامدهای مهم زیادی داشته باشد. تحقیقات قبلی پاسخ های متناقضی به دست داده است.

پرون و همکارانش به نحوه فرسایش امواج مرزهای بزرگترین دریاچه های زمین نگاه کردند و آن را با تصاویر ارسال شده توسط کاسینی از خطوط کلی بزرگ ترین دریاچه های تیتان مقایسه کردند. با این حال، آنها اذعان می‌کنند که نتایج قطعی نیستند، زیرا کاسینی تنها در طول گردش خود به دور زحل از کنار تیتان پرواز می‌کرد و بنابراین تصاویری که گرفت آن‌طور که انتظار می‌رفت واضح نبود.

پرون در بیانیه‌ای گفت: «بر اساس نتایج، می‌توان گفت که اگر سواحل دریاهای تیتان در حال فرسایش باشند، امواج محتمل‌ترین علت هستند. “اگر می توانستیم در لبه یکی از دریاهای تیتان بایستیم، ممکن بود بتوانیم امواج متان و اتان مایع را در ساحل ببینیم که در طول طوفان به ساحل برخورد می کند و می تواند مواد تشکیل دهنده ساحل را فرسایش دهد.”

اثبات وجود امواج پیامدهایی فراتر از خطوط ساحلی دارد. یک شهاب سنگ تصادفی ممکن است هنگام فرود در یک دریاچه موج هایی ایجاد کند، اما چنین رویدادهایی در تیتان نادرتر از روی زمین است. امواج به قدری زیاد که باعث فرسایش سواحل می شود، نشانه بادهای شدید است.

رز پالرمو، نویسنده اول مقاله گزارش یافته‌ها، می‌گوید: «تلاش‌ها برای یافتن اینکه آیا امواج رخ داده‌اند، به تماشای تصاویر کاسینی از خود دریاچه‌ها برای ارزیابی ساکن بودن یا متلاطم بودن آنها متکی است.

پالرمو می‌گوید: «بعضی از افرادی که سعی کردند شواهدی از امواج پیدا کنند، چیزی پیدا نکردند و گفتند که این دریاها مانند یک آینه صاف هستند. برخی دیگر گفتند که مقداری ناهمواری روی سطح مایع دیده‌اند، اما مطمئن نبودند که آیا امواج باعث آن شده است یا نه.

با افزودن به چالش درک این تصاویر، می دانیم که بزرگترین دریاچه های زمین می توانند خیلی سریع مثل جادو از حالت آرام به طوفانی تبدیل شوند. عدم وجود امواج در هر زمان مشخص نیست.

اگر کار پالرمو، پرون و نویسندگان همکار تایید شود، به ما امکان می‌دهد مدل‌هایی از جو تیتان و نحوه حرکت دریاچه‌ها و دریاهای آن را بهبود ببخشیم. در حالت ایده آل، ممکن است بتوانیم اندازه یک دریاچه روی تیتان را برای تولید امواج فرسایشی خط ساحلی تعیین کنیم و اینکه آیا بادها و امواج در عرض های جغرافیایی خاص مانند روی زمین قوی تر هستند یا خیر.

محققان ابتدا به دنبال این بودند که مشخص کنند آیا سواحل اصلاً فرسایش یافته اند یا خیر، و تکامل آنها را از دره های رودخانه های پر آب مدل سازی کردند. سوال بعدی این بود که آیا فرسایش بیشتر شبیه چیزی است که توسط امواج ایجاد می شود یا فرآیندهای دیگر، با استفاده از آنچه در مورد دریاچه های زمین می دانیم به عنوان نقطه مقایسه.

مقایسه بزرگترین دریای تیتان که توسط کاسینی به تصویر کشیده شده است با یک دریاچه زمینی به همان اندازه

برای شبیه‌سازی فرسایش موج، نویسندگان باید بدانند که در واقع چه ارتفاع موجی رخ می‌دهد، که آن‌ها با استفاده از چیزی که «فچ» نامیده می‌شود، مدل‌سازی کردند. ناحیه ای از دریا که باد با سرعت و جهت ثابت می وزد و موج تولید می کند.

پالرمو توضیح می دهد: “فرسایش موج تحت تاثیر ارتفاع و زاویه موج قرار می گیرد.” ما از موج شکن برای تقریبی ارتفاع موج استفاده کردیم، زیرا هر چه موج شکن بزرگتر باشد، باد دورتر می‌وزد و امواج می‌توانند شکل بگیرند.»

سپس مناطق اطراف چهار تا از بزرگترین ورقه های مایع در تیتان، که از نظر اندازه با دریاچه های بزرگ آمریکای شمالی قابل مقایسه هستند، با این مدل ها مقایسه شدند.

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

ما خطوط شروع ساحلی یکسانی داشتیم و ظاهر نهایی کاملاً متفاوتی را تحت فرسایش یکنواخت در مقابل فرسایش موجی دیدیم. هدف اکنون محاسبه قدرت و جهت باد مورد نیاز برای ایجاد چنین فرسایشی است.

ما تحقیقات فضایی انجام می دهیم زیرا کنجکاوی برای انسان طبیعی است، اما گاهی اوقات منجر به نتایج غیرمنتظره می شود. پالرمو می گوید که با مطالعه چگونگی فرسایش در غیاب انسان، می توانیم یاد بگیریم که چگونه از سواحل زمین در برابر آسیب محافظت کنیم.