مطالعه جدید نشان می‌دهد که تیتان 100 برابر سریعتر از آنچه فکر می‌کردیم، از زحل فاصله می‌گیرد!!

براساس مطالعه جدید محققان آمریكا، فرانسه و ایتالیا، بزرگترین قمر زحل تیتان، 100 برابر سریعتر از آنچه قبلاً تصور می‌شد، از سیاره خود دور می‌شود.

تیتان در مدار زحل که توسط فضاپیمای کاسینی در 12 می 2012 به تصویر کشیده شده است. تصویر از NASA/ JPL-Caltech/ Space Science Institute

محققان می‌دانستند که بزرگترین ماه زحل، تیتان، به تدریج از سیاره خود دور می‌شود، همانطور که ماه زمین به آرامی دورتر از زمین می‌چرخد. اکنون این ماه بزرگ با سرعت 100 برابر سریعتر از آنچه قبلاً تصور می‌شد، از کیوان دور می‌شود.

تصور می‌شد که میزان حرکت تیتان به دور زحل به خوبی درک شده است، اما همانطور که اغلب در علم اتفاق می‌افتد، یک کشف جدید باعث تضعیف این ایده شده است. این کشف از طریق تجزیه و تحلیل جدیدی از داده‌های فضاپیمای کاسینی انجام شده است که از سال 2004 تا 2017 در مدار زحل قرار داشته است.

ممکن است این دور شدن خیلی زیاد به نظر نرسد، اما بسیار سریعتر از سرعتی است که ماه ما از زمین دور می‌شود. ماه ما هر سال فقط در حدود 1.5 اینچ (3.8 سانتی‌متر) در حال دور شدن است.

سطح تیتان که از کاسینی در 13 نوامبر 2015 به صورت مادون قرمز دیده می‌شود. تیتان کاملاً توسط اتمسفر ضخیمی احاطه شده است، اما رادار کاسینی برای آشکار کردن جزئیات سطح درون مه را بررسی کرد. تصویر از via NASA/ JPL/ University of Arizona/ University of Idaho.

محققان پس از مطالعه تصاویر ارسال شده توسط کاسینی به این نتیجه رسیدند. آنها ستاره‌های پس زمینه را نقشه‌برداری کردند و موقعیت تیتان را در بین آنها ردیابی کردند. سپس این تصاویر با یک مجموعه داده کاملاً جداگانه، داده‌های علوم رادیویی کاسینی مقایسه شدند. کاسینی امواج رادیویی را در طی 10 پرواز نزدیک گسیل کرده بود که توسط فضاپیما انجام شده از تیتان بین سالهای 2006 و 2016 بود. با بررسی اینکه چگونه فرکانس سیگنالهای رادیویی تحت تأثیر تعامل با محیط آن در فضا قرار گرفته است، محققان می‌توانند تخمین بزنند که چگونه مدار تیتان تکامل یافته و طی چند میلیارد سال گذشته تغییر کرده است، مدیر مطالعه پائولو تورتورا، از دانشگاه بولونیا ایتالیا، در بیانیه‌ای توضیح داد:

با استفاده از دو مجموعه داده کاملاً متفاوت، نتایجی به دست آمد که کاملاً مشابه هستند و همچنین با نظریه جیم فولر که مهاجرت بسیار سریع تیتان را پیش‌بینی می‌کرد، مطابقت داشت.

چرا قمرها از سیارات خود دور می‌شوند؟

تیتان یکی از قمرهای بیرونی زحل. تصویر  NASA/ JPL/ Wikipedia.

 در حالی که یک ماه به دور یک سیاره در مدار می‌چرخد، گرانش آن کمی  توسط سیاره قفل می‌شود – فرایندی به نام قفل جزر و مدی – ایجاد کشش و در نتیجه برآمدگی بسیار ناچیزی  می‌شود. در زمین، این برآمدگی به ویژه در اقیانوسهای ما اتفاق می‌افتد – به نام انرژی جزر و مدی – و باعث چرخه جزر و مدها می‌شود، اما سیارات بدون اقیانوس نیز می‌توانند جزر و مد داشته باشند. این فرآیند چرخه‌ای از جزر و مد و سپس آرامش متعاقب آن، انرژی زیادی را برای مدت زمان طولانی ایجاد می‌کند. با این وجود انرژی جزر و مدی مانع برآمدگی روی زمین به طور مستقیم تحت تاثیر ماه می‌شود. درعوض این عمل همراه با چرخش زمین انجام می‌شود. انرژی حاصل از جذب اثر متقابل بین ماه و ماده موجود در برآمدگی، کمی سرعت ماه را در مدار خود تسریع می‌کند. این امر باعث می‌شود ماه با گذشت زمان، کم‌کم از زمین دور شود.

نتیجه جدید همچنین دلالت بر سن کل سیستم زحل دارد. هنوز مشخص نیست که سن حلقه‌های قدیمی کیوان و همچنین قمرهای سیاره چقدر است. هم اکنون، تیتان 759000 مایل (1.2 میلیون کیلومتر) از کیوان فاصله دارد. اگر اندازه‌گیری جدید سرعت دور شدن ماه درست باشد، به این معنی است که تیتان باید از آنچه قبلاً تصور می‌شد، نزدیکتر به کیوان بوده باشد و اینکه تیتان به مرور به موقعیت فعلی خود، دورتر از سیاره مهاجرت کرده است. به عبارت دیگر، تیتان باید از یک ماه درونی به یک ماه بیرونی تبدیل شده باشد.

نتیجه جدید بیشتر دلالت می‌کند که کل سیستم قمرهای زحل سریعتر از آنچه تصور می‌شود گسترش یافته است. والری لاین، نویسنده اصلی این تحقیق جدید که قبلاً دانشمند آزمایشگاه پیشرانش جت (JPL) بود و اکنون در رصدخانه پاریس در دانشگاه PSL حضور دارد، اظهار داشت:

این نتیجه بخش مهمی از جواب معمایی است که سوال بسیار بحث برانگیز سن سیستم کیوان و نحوه شکل‌گیری قمرهای آن به ارمغان می‌آورد.

مفهوم هنری کاسینی در نزدیکی تایتان. تصویر از Kevin Gill/ Flickr/ Smithsonian Magazine.

بعلاوه، این یافته‌ها اعتبار نظریه‌ای را در مورد چگونگی تأثیر سیارات بر مدار ماه‌هایشان ارائه می‌دهد. نظریه‌های قبلی اظهار می‌داشتند كه ماه‌های دورتر یك سیاره به آهستگی نسبت به ماه‌های نزدیك‌تر مهاجرت می‌كنند. فرض بر این بود كه گرانش سیاره تأثیر بیشتری روی ماههای نزدیكتر خواهد داشت كه منطقی به نظر می‌رسد. اما این دیدگاه چهار سال پیش به لطف جیم فولر اخترفیزیکدان نظری در کالتک به چالش کشیده شد. او پیش‌بینی کرد که ماه‌های خارجی و ماه‌های داخلی باید واقعاً با سرعت‌های مشابه مهاجرت کنند، زیرا قمرهای بیرونی الگوی مختلف مداری دارند که به “چرخش” یک سیاره مرتبط است. این چرخش می‌تواند قمرهای داخلی را به سمت بیرون بکشاند. فولر گفت:

اندازه‌گیری‌های جدید حاکی از آن است که این نوع برهم کنش‌های سیاره و ماه می‌تواند پیچیده‌تر از انتظارات قبلی باشد و می‌تواند در بسیاری از سیستم‌ها مانند سایر سیستم‌های ماه ـ سیاره‌ای، سیارات فراخورشیدی – سیارات خارج از منظومه شمسی ما – و حتی سیستم‌های ستاره‌ای دوتایی اعمال شود.

والری لاین در JPL و رصدخانه پاریس، نویسنده اصلی این تحقیق جدید. تصویر از ResearchGate.

کاسینی بیش از 13 سال در مدار کیوان قرار داشت و حجم وسیعی از داده‌ها را جمع می‌کرد و هزاران تصویر گرفت. این مأموریت در سپتامبر 2017 پایان یافت (زمانی که سوخت فضاپیما تمام شد). کاسینی به درون ابرهای زحل شیرجه زد تا بسوزد تا خطر آلودگی هر یک از ماهها، به ویژه انسلادوس یا تیتان، با هر میکروب زمینی را رفع کند. کاسینی دانش ما را در مورد سیستم زحل تحول بخشید و همانطور که این مطالعه نشان می‌دهد ، هنوز چیزهای زیادی برای آموختن وجود دارد.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Saturn’s large moon Titan is drifting away 100 times faster than anyone knew

Posted by Paul Scott Anderson in SPACE | June 22, 2020

https://earthsky.org/space/saturn-moon-titan-drifting-away-100-faster