מוזרות בחלל - האטמוספירה של טיטאן מסתובבת בצורה שונה מפני השטח שלו

טיטאן, הירח הגדול ביותר של שבתאי, הוא באמת עולם יוצא דופן. יש לו אטמוספירה עבה, וכן נהרות, אגמים וימים של מתאן ופחמימנים. קר בו מדי למים נוזליים, אך זהו העולם היחיד במערכת השמש, מלבד כדור הארץ, שעל פני השטח שלו יש נוזלים. וכמובן - גם גשם יורד שם. ואם כל זה לא היה מספיק יוצא דופן, חוקרים גילו כי האטמוספירה של טיטאן מתנדנדת באופן שונה מהירח עצמו.

תצפית באינפרה-אדום על טיטאן, עם אור שמש שמוחזר מים המתאן / NASA/JPL-Caltech/University of Arizona/University of Idaho

גרמי שמיים מסתובבים. קל להשוות אותם לגירוסקופ - הגרסה המדעית של סביבון מסתובב. התנע הזוויתי של גרם השמיים מגדיר את ציר הסיבוב שלו, והרבה דברים שונים תלויים בכך. ציר הסיבוב של כדור הארץ, למשל, נטוי בזווית של 23.45 מעלות ממישור מסלולו סביב השמש. זו הסיבה לעונות השנה. כשכדור הארץ נע סביב השמש, הוא תמיד מצביע לאותו כיוון - כך קיבלנו את כוכב הצפון.

גם לטיטאן יש נטייה, אך היא קטנה מאד ביחס למסלולו סביב שבתאי - רק 0.3 מעלות. לעומת זאת, לשבתאי יש נטייה שקרובה יותר לזו של כדור הארץ - 26.7 מעלות ביחס למישור מסלולו. לכן גם לשבתאי וגם לטיטאן יש עונות שנה. אך תצפיות מצביעות על כך שהאטמוספירה של טיטאן סובבת בנטייה שונה לחלוטין.

על ידי ניתוח נתונים ממשימת קסיני-הויגנס – מיזם משותף של נאס"א, סוכנות החלל האירופית (ESA) וסוכנות החלל האיטלקית - הראה הצוות כי האטמוספירה העבה והמעוננת של טיטאן אינה מסתובבת בהתאמה עם פני השטח, אלא מתנדנדת כמו גירוסקופ, ומשתנה לפי עונות השנה.

טיטאן הוא הירח היחיד במערכת השמש בעל אטמוספירה משמעותית, והוא מעסיק מדעני כוכבי לכת כבר זמן רב. כעת, לאחר 13 שנות תצפיות באינפרה-אדום תרמי מהחללית קסיני, הצליחו החוקרים לעקוב אחר אופן נטיית האטמוספירה של טיטאן והשינויים שהיא עוברת לאורך זמן.

הנדנוד של האטמוספירה של טיטאן: האטמוספירה נטויה ביחס לגוף המוצק של טיטאן, והנטייה הזו משתנה בגודלה ובכיוונה / NASA/JPL/Space Science Institute Diagram by Lucy Wright

"ההתנהגות של נטיית האטמוספירה של טיטאן מוזרה מאוד!" אמרה ד"ר לוסי רייט (Lucy Wright), המחברת הראשית וחוקרת פוסט-דוקטורט בבית הספר למדעי כדור הארץ של אוניברסיטת בריסטול. "נראה שהאטמוספירה של טיטאן מתנהגת כמו גירוסקופ, שמתייצב בעצמו בחלל.

"אנחנו חושבים שאירוע כלשהו בעבר הדף את האטמוספירה מציר הסיבוב שלה, וגרם לה להתנדנד. ומה שעוד יותר מסקרן - מצאנו שהיקף הנטייה הזו משתנה בהתאם לעונות השנה של טיטאן".

ערפל סגול סביב טיטאן – תמונה בצבעים מלאכותיים של טיטאן שצולמה בשנת 2004 על ידי חללית קסיני. הערפל הסגול מדגיש את האטמוספירה הצפופה שעוטפת את גופו הזהוב של הירח / NASA/JPL/Space Science Institute

הצוות חקר את הסימטריה של שדה הטמפרטורות האטמוספרי של טיטאן, וגילה שהוא אינו ממוקד בדיוק בקוטב, כפי שציפו. במקום זאת, הוא נע עם הזמן, בהתאם למחזור העונות הארוך של טיטאן - כל שנה בטיטאן נמשכת כמעט 30 שנה על פני כדור הארץ.

פרופ' ניק טינבי (Nick Teanby), שותף למחקר ומדען כוכבי לכת בבריסטול, אמר: "מה שמבלבל הוא שכוון הנטייה נשאר קבוע במרחב, במקום להיות מושפע מהשמש או משבתאי. "זה היה עשוי לרמוז לנו על הסיבה. אבל במקום זאת - יש לנו תעלומה חדשה".

לגילוי זה תהיה השפעה על משימת Dragonfly הקרובה של נאס"א - רחפן דמוי מסוק שאמור להגיע לטיטאן בשנות ה-30 של המאה הנוכחית. כאשר Dragonfly יצלול דרך האטמוספירה, הוא יינשא על ידי רוחות עזות - מהירות פי 20 מהסיבוב של פני השטח.

הדמיה של כלי הטיס הרוטורי של משימת Dragonfly של נאס"א / NASA/Johns Hopkins APL/Steve Gribben

הבנת התנודות של האטמוספירה לפי עונות השנה היא קריטית לחישוב מסלול הנחיתה של Dragonfly. הנטייה משפיעה על האופן שבו המטען יינשא באוויר, ולכן מחקר זה יכול לסייע למהנדסים לחזות בצורה מדויקת יותר את מקום הנחיתה.

ד"ר קונור ניקסון (Conor Nixon), מדען כוכבי לכת במרכז גודרד של נאס"א ושותף למחקר, הוסיף: "העבודה שלנו מראה שעדיין יש תגליות מרהיבות להפיק מהארכיון של קסיני.המכ שיר הזה, שחלקו נבנה בבריטניה, חצה את מערכת השמש ועדיין מניב תובנות מדעיות יקרות ערך. עצם העובדה שהאטמוספירה של טיטאן מתנהגת כמו סביבון שמנותק מפני השטח שלו מעוררת שאלות מרתקות - לא רק לגבי טיטאן, אלא גם על הבנת פיזיקת האטמוספירה באופן כללי, כולל בכדור הארץ".

מסקנות הצוות תורמות לגוף ידע הולך וגדל שמצביע על כך שטיטאן אינו רק דמוי כדור־ארץ במראהו, אלא עולם חוצני עם מערכת אקלים ייחודית משלו, שעדיין טומנת בחובה סודות רבים מתחת לערפל הזהוב.

מקורות:

• קטעים מ- Moon’s mysterious wobbling atmosphere like gyroscope, new research suggests מאת University of Bristol.

• קטעים מ-Space Oddity: The Atmosphere Of Titan Spins In A Different Way From The Saturnian Moon מאת IFLScience שנכתב ע"י: Dr. Alfredo Carpineti.

• קטעים מהמחקר- Seasonal Evolution of Titan’s Stratospheric Tilt and Temperature Field at High-Resolution from Cassini/CIRS מאת Planetary Science Journal ע"י: Lucy Wright.