آیا کریستال‌های آلی در اطراف دریاچه‌ها و دریاچه‌های تیتان “حلقه‌های بستاب” ایجاد می‌کنند؟

جولای 6, 2019 اخبار نجومی

با شبیه‌سازی شرایط تیتان در یک آزمایشگاه روی زمین، دانشمندان دریافتند که اشکال غیرمعمول از کریستال‌های آلی ممکن است حلقه‌های بستاب  را در اطراف لبه‌های دریاچه‌ها و دریاهای تیتان ایجاد کند.

 

دانشمندان در حال تلاش برای کشف چگونگی ایجاد “حلقه‌های بستاب” در اطراف دریاچه‌ها و دریاهای روی تیتان بزرگترین ماه زحل هستند. در حال حاضر آنها ممکن است یک پاسخ داشته باشند: کریستال‌های غیرمعمولی موجود در زمین.

عکس مادون قرمز از دریاچه‌ها و دریاها در نیمکره شمالی تیتان، که توسط کاسینی در سال 2014 گرفته شده است. نور خورشید را می‌توان از قسمت جنوب بزرگترین دریای تیتان به نام کراکن دید. دانشمندان اکنون فکر می‌کنند که “حلقه‌های بستاب در اطراف لبه‌های دریاها و دریاچه‌ها از کریستال‌های آلی تشکیل شده است. تصویر از NASA/JPL-Caltech/University of Arizona/University of Idaho/AGU 100

 

تیتان، ماه زحل، تنها جسم دیگر در منظومه شمسی است که در کنار زمین بخاطر وجود آب مایع روی سطح آن شناخته شده است. این باران‌ها، رودخانه‌ها، دریاچه‌ها و دریاها بسیار شبیه به زمین‌هایی هستند که از مایع متان و اتان (هیدروکربن‌ها) به جای آب تشکیل شده‌اند. در حال حاضر، دانشمندان روش دیگری را پیدا کرده‌اند که ممکن است با همتای زمینی خود متفاوت باشد: ساحل دریاچه‌ها و دریاها ممکن است با حلقه‌های بستاب از کریستال‌های آلی ساخته شده باشد که بر روی زمین یافت نمی‌شود.

 

این تحقیق جدید در مقاله جدیدی منتشر شد و در 24 ژوئن در کنفرانس علمی Astrobiology (AbSciCon 2019) در Bellevue، واشنگتن، در 24 ژوئن منتشر شد.

 

از مقاله جدید:

ما یک ماده معدنی مولکولی سومی را کشف کرده‌ایم که در شرایط مشابه در سطح تیتان، ماه  زحل، پایدار است. این کانی مولکولی از استیلن و بوتان تشکیل شده است، دو مولکول آلی که در اتمسفر تیتان تولید می‌شوند و بر روی سطح آن فرو می‌ریزند. ما این مواد را “مواد معدنی مولکولی” می‌نامیم چون آنها مانند مواد معدنی روی زمین عمل می‌کنند اما به جای اینکه از چیزهایی مانند کربنات یا سیلیکات ساخته شوند، از مولکول‌های آلی تشکیل شده است. دو ماده معدنی مولکولی که ما کشف کردیم از بنزن و اتان، استیلن و آمونیاک ساخته شده است. این کشف جدید یکی از جدیدترین‌ احتمالاتی است که در سطح تیتان بسیار شایع‌تر است، زیرا هر دو استیلن و بوتان در آنجا بسیار رایج هستند. به طور خاص، ما فکر می‌کنیم که “حلقه‌های بستاب” در اطراف دریاچه‌های تیتان ممکن است از این مواد تشکیل شده باشد، زیرا استیلن و بوتان هر دو در متان مایع و اتان به طور موثر در مقایسه با مولکول‌های دیگر بیشتر آزاد می‌شوند.

مفهوم هنری از دریاچه هیدروکربنی بر روی تیتان. تصویر از استیون هابس (بریزبن، کوئینزلند، استرالیا / ناسا).

 

نتایج جذاب از آزمایشهایی که شرایطی مانند تیتان بازسازی می‌کنند، حاصل شده است. دانشمندان ترکیبات و مواد معدنی یافتند که بر روی زمین وجود ندارد و کریستال جامد از استیلن و بوتان جامد ساخته شده است که بر روی زمین فقط به صورت گاز وجود دارد. با این حال، تیتان خیلی سرد است در نتیجه استیلن و بوتان جامد را منجمد کرده و به شکل کریستال ترکیب می‌شوند.

 

پس چگونه دانشمندان شرایط آزمایشگاهی تیتان را در یک آزمایشگاه بر روی زمین ایجاد کردند؟ تیتان بسیار سرد است، حدود -290 درجه فارنهایت (-179 درجه سانتیگراد)، به طوری که آنها از یک کریوستات سفارشی استفاده کردند( دستگاهی که چیزهای سرد را حفظ می‌کند). اتمسفر تیتان مانند زمین، عمدتا از نیتروژن تشکیل شده است. دانشمندان کریوستات را با نیتروژن مایع پر می‌کنند. اما آنها نیاز به نیتروژن گازی شکل، مانند تیتان داشتند، پس  کمی اتاقک را گرم کردند. سپس متان و اتان اضافه شد، که در تیتان بسیار رایج است. آنها هر دو به صورت مایع در باران، رودخانه‌ها، دریاچه‌ها و دریاها وجود دارند. نتیجه این آزمایش یک سوپ غنی از هیدروکربن بود.

نقشه دریاها و دریاچه‌های تیتان در نیمکره شمالی. تصویر از JPL-Caltech / NASA / ASI / USGS / EarthSky.

سطح تیتان که توسط فرودگر هویگنس در سال 2005 دیده شد. هویگنس در نزدیکی رودخانه فرود آمد. رودخانه‌ای از مایع متان / اتان بود، اما “سنگها” از یخ آب جامد تشکیل شده بود. تصویر از ESA/NASA/University of Arizona/EarthSky

 

کریستالهای بنزن اولین نمونه‌ای بود که در این سوپ تشکیل شده بود. بنزن در گازولین بر روی زمین یافت می‌شود و مولکول آنها به شکل دانه‌های است که از حلقه شش ضلعی اتم کربن ساخته شده است. اما چیز دیگر شگفت‌آور در شرایط شبیه‌سازی شده تیتان اتفاق افتاد: مولکول‌های بنزن خود را به گونه‌ای تنظیم کردند که مولکول‌های اتان داخل آنها کریستالیزه شدند. محققان همچنین بعدها یک کریستال استیلن و بوتان را کشف کردند که احتمالا در تایتان بیشتر رایج است.

 

این کریستالهای استیلن و بوتان است که احتمالا ایجاد حلقه‌های بستاب – مواد معدنی تبخیر شده – در اطراف لبه‌ دریاچه‌ها و دریاها می‌کنند. مواد معدنی از سطح آب خارج می‌شوند، زیرا هیدروکربن‌های مایع شروع به تبخیر می‌کنند. بعضی از دریاچه‌ها بر روی تایتان توسط فضاپیمای کاسینی مشاهده شدند، وقتی که آنها پر از مایع بودند، و در زمان‌های دیگر، زمانی که آنها تا حدی تبخیر شده بود. این فرآیند تبخیر شبیه نحوه تشکیل نمک در اطراف لبه‌های دریاچه‌ها و دریاها بر روی زمین است.

 

همانطور که توسط مورگان کابل در آزمایشگاه پیشرانش جت اشاره شده است، حلقه‌های بستاب تیتان براساس شواهدی از کاسینی موجود هستند اما هنوز به طور کامل تایید نشده‌اند.

 

ما هنوز نمی‌دانیم اگر این حلقه‌های بستاب را داریم … به خاطر اتمسفر تاریک تیتان دیدن آنها دشوار خواهد بود.

یک دریاچه نمکی اسیدی در جنوب بیکن، استرالیا غربی. رسوب نمک در اطراف لبه‌های آن شباهت به حلقه‌های بستاب در اطراف لبه‌های دریاچه‌ها و دریاها بر روی تیتان دارد. تصویر از Suzanne M. Rea/ResearchGate

 

رودخانه‌ها، دریاچه‌ها و دریاهای تیتان که عمدتا در نزدیکی قطب شمال قرار دارند، این قمر را از لحاظ ظاهری شبیه به زمین نشان می‌دهند. همچنین باران متان و تپه‌های شنی عظیم در نزدیکی استوا، مانند بیابان‌های زمین، اما از ذرات هیدروکربن تشکیل شده است. اتمسفر ضخیم و مبهم، توسط کاسینی با استفاده از رادار برای دیدن ویژگی های سطحی آن مشاهده شد. هویگنس، که بخشی از ماموریت کاسینی است، همچنین اولین تصاویر از سطح تیتان را در سال 2005 به نمایش گذاشت و نشان داد که رودخانه تبخیر شده با سنگهایی از یخ جامد آب تشکیل شده است. زیر همه اینها، به شکل بی‌نظری شبیه یک اقیانوس آب زیرزمینی است. تیتان ممکن است به طرق مختلفی مانند زمین به نظر برسد، اما از لحاظ ترکیب، یک جهان کاملا بیگانه است.

 

متاسفانه، ماموریت کاسینی در اواخر سال 2017 به پایان رسید، بنابراین برای مشاهدات بیشتر از حلقه‌های بستاب باید صبر کنیم تا ماموریت آینده‌ای به تیتان برسد. فضاپیماهای شناور در یکی از دریاچه‌ها و یا دریاها پیشنهاد شده است، اما هنوز در حال حاضر فقط بر روی کاغذ رسم است. با این حال، مأموریت جدید ناسا، سنجاقکDragonfly، که رسما هفته گذشته اعلام شده، یک هواپیمای بدون سرنشین را برای پرواز بر آسمان تیتان ارسال خواهد کرد و فرودهای متعدد را در مکان‌های مختلف مدنظر  قرار می‌دهد. Dragonfly قرار است در سال 2026 پرتاب شود و در سال 2034 بر سطح تیتات فرود بیاید. هیجان‌انگیز است!

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

 

 

Do organic crystals create ‘bathtub rings’ around Titan’s lakes and seas?

Posted by Paul Scott Anderson in SPACE | July 5, 2019

https://earthsky.org/space/saturn-moon-titan-crystals-bathtub-rings-lakes-seas

 

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *