إن مراجعة بيانات كاسيني تلقي بظلال من الشك على وجود محيط على تيتان

حقق مسبار كاسيني اكتشافه الأكثر شهرة في عام 2008. وأظهر أن محيطًا شاسعًا من الماء السائل قد يقع تحت السطح الغني بالهيدروكربونات لتيتان، أكبر أقمار زحل. إن إعادة فحص نفس البيانات تلقي بظلال من الشك على هذا الأمر.

دراسة جديدة في المجلة طبيعةأجراها علماء من مختبر الدفع النفاث ناسا (JPL) يرسم صورة أكثر تعقيدًا: من المحتمل أن يتكون الجزء الداخلي من تيتان في الغالب من الجليد، مع طبقات من الطين الجليدي وخزانات صغيرة من الماء الدافئ تتشكل بالقرب من قلبه الصخري.

“توضح هذه الدراسة بوضوح قيمة البيانات الأرشيفية في علم الكواكب. من المهم أن نتذكر أن المعلومات التي تجمعها المركبات الفضائية لا تزال تخدم العلم، مما يسمح بالاكتشافات بعد سنوات وحتى عقود بعد أن أصبحت طرق تحليلها أكثر تعقيدًا. قالت جولي كاستيلو روجوز، العالمة البارزة في مختبر الدفع النفاث، والمؤلفة المشاركة في الدراسة: “إنها هدية تستمر في العطاء”.

تأثير دوبلر

ولاستشعار الكواكب والأقمار الصناعية والكويكبات عن بعد، يقوم العلماء بتحليل إشارات الراديو المتبادلة بين المركبات الفضائية وشبكة اتصالات الفضاء السحيق التابعة لناسا. هذه عملية متعددة المستويات. ونظرًا لأن كتلة القمر الصناعي موزعة بشكل غير متساوٍ، فإن مجال جاذبيته يتغير مع مرور المسبار، مما يتسبب في تسارع أو تباطؤ المركبة بشكل ملحوظ. تؤدي تقلبات السرعة هذه بدورها إلى تغيير تردد موجات الراديو المستقبلة والمرسلة – وهو شيء نعرفه جميعًا تأثير دوبلر. ويتيح لنا تحليله الحكم على مجال جاذبية القمر الصناعي وشكله، والذي يمكن أن يتغير بمرور الوقت تحت تأثير جاذبية الكوكب المضيف.

ويسمى هذا التغيير في الشكل تشوه المد والجزر. في حالة تيتان، يضغط مجال الجاذبية القوي لزحل على القمر الصناعي أثناء مروره بالنقطة اللامركزية (أدنى نقطة) من مداره الممدود قليلاً، ويمتد عند مركز النقطة. يولد هذا التشوه طاقة تتبدد كتدفئة داخلية.

بعد تحليل بيانات الاتصالات اللاسلكية التي تم الحصول عليها خلال اقتراب كاسيني العشرة من تيتان، وجد العلماء أن القمر الصناعي كان مشوهًا بشدة لدرجة أنه يشير إلى وجود سائل داخلي: حيث كان من الممكن أن يتم ضغط النواة الصلبة بشكل أقل بكثير.

طريقة تحليل جديدة

يقترح بحث جديد تفسيرا بديلا لهذه القابلية للتطويع: قد تكون الطبقات الداخلية لتيتان عبارة عن خليط من الجليد والماء، مما يسمح له أيضا بالتشوه. في هذه الحالة، سيكون هناك تأخير لعدة ساعات بين تأثير المد والجزر لزحل ورد فعل القمر الصناعي، وهو وقت أطول بكثير مما يحدث في حالة وجود سائل داخلي كامل. بالإضافة إلى ذلك، يجب أن يترك الهيكل الداخلي “الطري” غير المتجانس علامة أكثر وضوحًا على تبديد الطاقة في مجال جاذبية القمر مقارنة بالمحيط السائل، لأن احتكاك بلورات الجليد ضد بعضها البعض يولد الحرارة. ومع ذلك، لم تكن هناك علامات واضحة على ذلك في البيانات الأصلية.

قام الباحثون بمعالجة بيانات دوبلر الخاصة بكاسيني بطرق جديدة لتقليل الضوضاء. ونتيجة لذلك، تم التعرف على إشارة تشير إلى تبدد مكثف للطاقة في أعماق تيتان. وقد فسرها المؤلفون على أنها دليل على وجود طبقات من الطين الجليدي مغطاة بقشرة سميكة من الجليد الصلب.

ووفقا للنموذج الجديد، يوجد السائل على تيتان على شكل خزانات متناثرة من المياه الذائبة. تتحرك جيوب الماء هذه، التي يتم تسخينها عن طريق تبديد طاقة المد والجزر، ببطء نحو طبقات الجليد المتجمدة بالقرب من السطح. ومع ارتفاعها، يمكنها إنشاء بيئات فريدة غنية بالجزيئات العضوية سواء من أعماق القمر الصناعي أو من المواد التي تنقلها تأثيرات النيزك إلى السطح.

“لم يتوقع أحد أن يجد مثل هذا التبديد القوي للطاقة داخل تيتان. ولكن من خلال تقليل الضوضاء في بيانات دوبلر، تمكنا من تمييز هذه التقلبات الصغيرة. أصبح هذا حجة حاسمة لصالح حقيقة أن البنية الداخلية لتيتان تختلف عن الأفكار السابقة. لا تزال اللزوجة المنخفضة لملاط الجليد تسمح بضغط القمر وتمدده بسبب مد وجزر زحل، وكذلك إزالة الحرارة التي من شأنها أن تذيب الجليد وتشكل محيطًا،” كما يوضح الكواكب. العالم فلافيو بيتريكا من مختبر الدفع النفاث، الذي قاد الدراسة.

ما هو التالي

وأضاف الباحث: “على الرغم من أن تيتان ربما لا يمتلك محيطًا عالميًا، فإن هذا لا يستبعد إمكانية وجود أبسط أشكال الحياة عليه – بشرط أن تنشأ هناك على الإطلاق. في الواقع، أعتقد أن هذا يجعل تيتان أكثر إثارة للاهتمام”. “يشير تحليلنا إلى أنه لا بد من وجود خزانات من الماء السائل، ربما تصل درجة حرارتها إلى 20 درجة مئوية، والتي تنقل العناصر الغذائية من قلب القمر الصخري عبر طبقات الجليد عالية الضغط إلى القشرة الجليدية الصلبة على السطح”.

يمكن لطائرة هليكوبتر تقديم بيانات أكثر تحديدًا اليعسوب، والتي سيتم إطلاقها على تيتان في موعد لا يتجاوز عام 2028.