نتائج جديدة من دراسة أكبر أقمار زحل - تيتان، الذي يحتوي غلافه الجوي على وفرة من المواد العضوية
أَجواء
يحتوي النيتروجين والميثان الموجودان في الغلاف الجوي على تفاعلات كيميائية بينهما مما يؤدي إلى تكوين مجموعة واسعة من المواد العضوية. ويبدو أن أثقل جزيئات هذه المركبات تصل إلى التربة القمرية. وعندما تصل إلى البحر، إما عن طريق الأمطار أو عن طريق الأنهار، يذوب بعضها في الميثان السائل، أما التي لا تذوب مثل النتريل والبنزين، فتغوص إلى قاع البحر (1).
درجات الحرارة
تم إعداد تسلسل خرائط درجات حرارة الأرض على تيتان بناءً على قياسات كاسيني بين عامي 2016 و2004 على فترات مدتها سنتان بين سلسلة واحدة من الصور. وهذا سمح بقياس درجات الحرارة خلال هذه السنوات. تم قياس درجة الحرارة عند طول موجي قدره 19 ميكرون، حيث أنه عند هذا الطول الموجي يكون الغلاف الجوي شفافًا بالكامل تقريبًا. تم حساب متوسط درجات الحرارة حول القمر بأكمله في اتجاه الشرق والغرب. وذلك من أجل دراسة التغيرات الموسمية في الاتجاه بين الشمال والجنوب. المناطق السوداء على الخرائط هي تلك التي لا توجد معلومات عنها.
اتضح أن درجات حرارة الأرض تختلف ببطء خلال فصول تيتان. لا تنس أن سنة تيتان تستمر 30 سنة أرضية. هذا هو الوقت الذي يدور فيه زحل وأقماره حول الشمس. ولذلك فإن كل موسم يستمر 7.5 سنة أرضية. عندما وصلت كاسيني إلى زحل في عام 2004، كانت درجة الحرارة في نصف الكرة الجنوبي لتيتان في أواخر الصيف، وبالتالي كانت أيضًا المنطقة الأكثر سخونة. بعد وقت قصير من الاعتدال (في عام 2009)، في عام 2010 كانت درجات الحرارة في نصف الكرة الجنوبي ونصف الكرة الشمالي هي نفسها. على غرار ما لاحظته المركبة الفضائية فوييجر 1 في عام 1980 (قبل عام واحد من كوكب زحل). ونتيجة لذلك، انخفضت درجات الحرارة في نصف الكرة الجنوبي، وارتفعت في نصف الكرة الشمالي، مع اقتراب فصل الشتاء. وتبلغ درجة الحرارة، وإن كانت تختلف باختلاف خطوط العرض، حوالي 179.6 درجة تحت الصفر والحد الأدنى لها في الشتاء، وتتراوح القطبية بـ 3.5 درجة (2).
ولم تظهر القياسات أي اختلافات كبيرة في درجات الحرارة بين الجسم السائل لبحر ليجيا ماري وسواحله. ومن ناحية أخرى، هناك فجوة زمنية في ارتفاع درجة حرارة القطب الشمالي مع اقتراب فصل الصيف. ومن الممكن أن تكون الأرض المحيطة بهذه البحيرات والبحار مغمورة بالهيدروكربونات السائلة التي يمكن أن تغير طبيعتها الدبالية (1).
غيوم
في سبتمبر 2016، تم الإبلاغ عن سحابة جديدة. تم العثور على السحابة في طبقة الستراتوسفير، وهي مكونة من الكربون والنيتروجين في التركيب الجزيئي لـ C4N2 المعروف باسم Dicyanoacetene. آخر مرة تمت فيها ملاحظة هذا النوع من السحابة كانت عندما مرت فوييجر 1 بالقرب من زحل. وما أدهش الباحثين هو أن 1% فقط من هذه المادة مطلوب لتكثيف السحابة. كما في حالة فوييجر 1، كانت طبقة الستراتوسفير جافة مثل الصحراء. ثم ظهرت السحابة على عكس كل التوقعات.
في كل ما يتعلق بتكوين السحب على تيتان، فإن العملية المعروفة على الأرض هي دورة الماء. على تيتان، يلعب الميثان دور الماء. يحدث نوع مختلف من عملية التكثيف في طبقة الستراتوسفير. في قطبي تيتان. في هذه الحالة تتكثف طبقات السحب حيث يجبر الدوران العالمي الغازات الدافئة على الغرق فوق القطب. ولذلك تتكثف الغازات أثناء مرورها عبر طبقات أبرد من الأخرى في طبقة الستراتوسفير. وفي القطبين يصل بخار الماء والجليد إلى نقطة التوازن التي تحددها درجة الحرارة والضغط الجوي. تتيح نقطة التوازن هذه حساب كمية البخار في مكان وجود الجليد. تتم العملية على عدة مراحل. في المرحلة الأولى، بعد التفاعلات الكيميائية، تتشكل جزيئات الجليد HC3N (السيانوسيلين). وفي المرحلة الثانية، تنزل هذه الجسيمات إلى طبقة الستراتوسفير وتغطى بطبقة من سيانيد الهيدروجين (HCN). في هذه المرحلة، تحتوي جزيئات الجليد على نواة وقشرة، ولكل منهما تركيبة مختلفة. وبشكل عشوائي، يخترق فوتون من الأشعة فوق البنفسجية القشرة المجمدة ويخلق سلسلة من التفاعلات الكيميائية في الجليد. يمكن أن تبدأ ردود الفعل هذه إما في النواة أو في القشرة. في كلا الخيارين، يمكن تكوين جليد الهيدروجين وثلج ثنائي سيانو أسيتيلين (انظر الملاحظة 3).
خلال الفترة 2016/30.6/29، قامت المركبة الفضائية كاسيني بتتبع حركة السحب في نصف الكرة الشمالي. تم التقاط سلسلة من الصور لمدة 11 ساعة، وكان الفاصل الزمني بين صورة وأخرى 20 دقيقة. وأبرز السحب التي شوهدت وأطولها كانت بين دائرتي عرض 55 - 49 شمالا. وتحركت هذه السحب بسرعة 36 - 25.2 كم/ساعة. كما تم العثور على سحب صغيرة فوق منطقة من البحيرات الصغيرة شمالًا، بما في ذلك سحابة خفيفة بين Neagh Lacus – Punga Mare والتي تبددت خلال هذه السلسلة من الصور. وتحركت هذه العناقيد السحابية الصغيرة بسرعة 7.2 - 3.6 كم/ساعة. هذا النوع من التصوير الفوتوغرافي جعل من الممكن تتبع ديناميكيات السحب أثناء تطورها. الفاصل الزمني بين الصور جعل من الممكن عزل الضوضاء الخلفية مثل الإشعاع الكوني الذي يضر بالكاشفات والسحب الخافتة والضباب. وبحسب النماذج المناخية لتيتان، فمن المتوقع حدوث نشاط كبير للسحب خلال بداية الصيف في نصف الكرة الشمالي. عمليًا لم يكن الأمر كذلك، مما يعني في الأساس أن التغيرات الموسمية للقمر ما زالت غير مفهومة (4).
מקורות
