یافته شوکه‌کننده: تیتان، قمر یخی زحل ممکن اصلاً اقیانوس مدفون نداشته باشد

در اواخر دهه‌ی ۲۰۰۰، دانشمندان سیاره‌شناس داده‌هایی را که مأموریت کاسینی ناسا (کاوشگر چرخان به‌دور سیاره زحل) درباره‌ی تیتان، قمر یخی و مرموز این غول یخی گردآوری کرده بود، بررسی کردند. نتیجه‌گیری هیجان‌انگیزشان این بود که تیتان، اقیانوسی را در عمق چند ده کیلومتری زیر پوسته‌ی یخی ضخیم خود جای داده است. پژوهشگران حتی پیشنهاد کردند که این اقیانوس که خود صدها کیلومتر عمق دارد، می‌تواند بستری فعال برای شکل‌گیری شیمی آلی پیشازیستی باشد؛ یعنی همان فرآیندهایی که در نهایت به پیدایش حیات روی زمین منجر شده است.

کد خبر: ۹۰۱۶۴۱

تاریخ: ۰۳ دی ۱۴۰۴ - ۱۶:۰۰

تجزیه‌وتحلیل دوباره‌ی داده‌های کاوشگر کاسینی ناسا نشان می‌دهد که تیتان، قمر یخی زحل ممکن است برخلاف تمام تصورات فاقد اقیانوس سرتاسری باشد.

اما اکنون، نزدیک به دو دهه بعد، پژوهشگران فکر می‌کنند شاید کل این داستان اشتباه بوده باشد. پژوهشی که به‌تازگی در نشست سالانه‌ی اتحادیه‌ی ژئوفیزیک آمریکا ارائه و در نشریه نیچر منتشر شده، ادعا می‌کند که هرچند تیتان ممکن است زمانی میزبان اقیانوس مایع بوده باشد، امروزه به‌جز برخی مناطق ذوب‌شده‌ی کوچک در اعماق زیر سطح، تقریباً به‌طور کامل منجمد شده است. اگر این نتیجه درست باشد، فرضیه‌ی دیرینه‌ای که تیتان را مانند دیگر قمرهای منظومه‌ی شمسی بیرونی از جمله اروپا و انسلادوس، «دنیایی آبی» می‌دانست، زیر و رو خواهد شد.

لوچانو ایس، دانشمند سیاره‌شناس در دانشگاه ساپینزای رم که در پژوهش‌های اولیه‌ی کاسینی نقش داشت، هنوز آماده نیست که عضویت تیتان را در «باشگاه دنیاهای اقیانوسی» لغو کند. او می‌گوید: «حذف تیتان از خانواده‌ی دنیاهای اقیانوسی به شواهد بسیار محکمی نیاز دارد. چرا تیتان باید تا این حد خاص باشد؟»

شواهد مربوط به وجود اقیانوس در تیتان عمدتاً از یک آزمایش رادیویی در مأموریت کاسینی به‌دست آمده بود. زمانی که کاسینی از کنار این قمر عبور می‌کرد، آنتن‌های رادیویی روی زمین می‌توانستند تغییراتی بسیار جزئی در سرعت فضاپیما را اندازه‌گیری کنند که به نوسان‌های ظریف در گرانش تیتان مربوط می‌شد. این نوسان‌ها نیز به نوبه‌ی خود با تغییرات شکل این قمر ارتباط داشتند.

گرانش زحل باعث کشیده‌شدن و فشرده‌شدن تیتان می‌شد و چیزی شبیه جزرومد روی سطح آن ایجاد می‌کرد: تغییرات ارتفاعی با بیش از ۱۰ متر اختلاف. این پدیده نسخه‌ای شدیدتر از جزرومدهای زمین بود که در اثر کشش خورشید و ماه بر اقیانوس‌ها و پوسته‌ی سیاره‌ی ما ایجاد می‌شوند و تنها چند سانتی‌متر اختلاف ارتفاع دارند. پژوهشگران کاسینی نمی‌توانستند این «انعطاف‌پذیری» تیتان را بدون فرض وجود یک اقیانوس مایع و متلاطم توضیح دهند.

اما فلاویو پتریکا، دانشمند سیاره‌شناس در آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا (JPL) و نویسنده‌ی اول مطالعه، می‌گوید تراز انرژی تیتان (مقدار انرژی‌ای که از خورشید دریافت می‌کند و به‌دلیل اصطکاک داخلی ناشی از همین جزرومدها از دست می‌دهد)، همیشه به سختی با وجود یک اقیانوس عظیم «قابل‌تطبیق» بوده است. او می‌گوید اگر تیتان اقیانوس داشت، نباید این‌همه گرما ساطع می‌کرد؛ زیرا بیشتر گرمای اصطکاکی حاصل از خم‌شدن قمر صرف گرم و مایع نگه‌داشتن اقیانوس می‌شد. در بلندمدت، تزریق این انرژی به اقیانوس باید مدار قمر را نیز کندتر و دایره‌ای‌تر می‌کرد.

اما نکته‌ی عجیب اینجاست که تیتان همچنان مداری بیضوی دارد؛ واقعیتی که دانشمندان آن را به برخورد یک سیارک در صدها میلیون سال پیش نسبت داده بودند. پتریکا با بازتحلیل داده‌های رادیویی کاسینی از ۱۲۴ گذر نزدیک آن از کنار تیتان، دریافت که این قمر مقدار زیادی انرژی (حدود ۴ تراوات، معادل تقریباً یک‌چهارم انرژی موردنیاز تمدن انسانی) را به محیط اطراف خود منتقل می‌کند. این مشاهدات او را به این فرضیه رساند که تیتان در واقع فاقد اقیانوس است.

برای آزمودن فرضیه، پتریکا و همکارانش تراز انرژی تیتان را با وجود و بدون اقیانوس زیرسطحی مدل‌سازی کردند. مدلی که در آن اقیانوس وجود نداشت (دنیایی با حدود ۵۰۰ کیلومتر یخ روی یک هسته‌ی سنگی ۲۰۰۰ کیلومتری) با مشاهدات مربوط به انحراف محور تیتان و مقاومت طبیعی آن در برابر کشش زحل سازگاری بیشتری داشت. پتریکا می‌گوید: «این اولین بار است که همه‌چیز به‌طور هم‌زمان با یک مدل واحد توضیح داده می‌شود. این قوی‌ترین مدرکی است که در اختیار داریم.»

البته یافته‌ی پژوهشگران خبر کاملاً بدی برای طرفداران «دنیاهای آبی» نیست. در واقع، تیم پژوهشی معتقد است اقیانوس تیتان نسبتاً به‌تازگی، در بازه‌ای بین ده‌ها تا صدها میلیون سال پیش منجمد شده است. به‌گفته‌ی پتریکا، آب احتمالاً هنوز هم به‌طور گسترده اما به‌شکلی متفاوت در این قمر وجود دارد. پژوهشگران پیشنهاد می‌کنند که به‌جای اقیانوس سرتاسری، لکه‌های ذوب‌شده‌ای در سراسر لایه‌ی یخی پراکنده‌اند که هرکدام می‌توانند حجمی بیش از اقیانوس اطلس داشته باشند. پتریکا می‌گوید: «فکر می‌کنم این آرایش لکه‌ای حتی از یک اقیانوس جهانی هم جالب‌تر باشد.»

اشلی شونفلد، زمین‌شناس سیاره‌ای در JPL که در پژوهش نقشی نداشته، با دیدگاه پتریکا موافق است. او می‌گوید اقیانوس‌ها «بسیار بزرگ و بسیار رقیق‌اند و لزوماً بهترین محیط برای تمرکز مواد مهم موردنیاز حیات نیستند». به‌گفته‌ی او، جهانی مملو از حفره‌های کوچک و ذوب‌شده، «حتی گزینه‌ی قانع‌کننده‌تری برای ظرفیت زیست‌اخترشناسی تیتان» به‌شمار می‌آید.

بااین‌حال، استدلال پژوهشگران برای ایس قانع‌کننده نبوده است؛ زیرا هنوز مشخص نیست چه سازوکاری از جذب انبوه گرمای اصطکاکی و ادغام لکه‌های ذوب‌شده در اقیانوسی واحد و سرتاسری جلوگیری می‌کند. مأموریت آینده‌ی ناسا به نام «دراگون‌فلای» که قرار است در سال ۲۰۳۴ هواگردی پیشرفته را روی سطح تیتان فرود آورد، می‌تواند با ابزارهایی که امواج لرزه‌ای را اندازه‌گیری می‌کنند، به این بحث پایان دهد. چنین ابزارهایی می‌توانند شیوه‌ی خاصی را که اقیانوس مایع امواج ناشی از یخ‌لرزه‌ها را تضعیف یا مسدود می‌کند، شناسایی کنند.

تا آن زمان، پژوهشگران به بررسی دقیق داده‌های کاسینی ادامه خواهند داد؛ مأموریتی که در سال ۲۰۱۷ با سقوطی مرگبار در جو زحل به پایان رسید. پتریکا می‌گوید: «شگفت‌انگیز است که داده‌های جمع‌آوری‌شده توسط این مأموریت که تقریباً ۱۰ سال پیش به پایان رسید، هنوز هم می‌تواند اطلاعات تازه‌ای در اختیار ما بگذارد.»

منبع: زومیت