قم بالتسجيل في النشرة الإخبارية للعلوم Wonder Theory على قناة CNN. استكشف الكون بأخبار الاكتشافات الرائعة والتقدم العلمي والمزيد.
أثارت “الجزر السحرية” المختفية على تيتان، أكبر أقمار زحل، اهتمام العلماء منذ أن رصدتها مهمة كاسيني التابعة لوكالة ناسا أثناء تحليقها قبل عقد من الزمن. والآن، يعتقد الباحثون أنهم كشفوا أسرار هذه الظاهرة.
وكان يُعتقد في البداية أن هذه السمات سريعة الزوال تتكون من فقاعات غازية فوارة، لكن علماء الفلك يعتقدون الآن أنها قد تكون أنهارًا جليدية تشبه قرص العسل مصنوعة من مواد عضوية تسقط على سطح القمر.
ويعتبر العلماء تيتان أحد أروع الأقمار في نظامنا الشمسي لأنه يشترك في بعض أوجه التشابه مع الأرض. ومع ذلك، فهي تقدم أيضًا، من نواحٍ عديدة، مشهدًا غريبًا محيرًا.
تيتان، أكبر من قمرنا وكوكب عطارد، هو القمر الوحيد في نظامنا الشمسي الذي يتمتع بغلاف جوي سميك. يتكون الغلاف الجوي إلى حد كبير من النيتروجين مع القليل من الميثان، مما يعطي تيتان مظهره البرتقالي الغامض. يبلغ الضغط الجوي على تيتان حوالي 60% أكبر من الضغط الجوي على الأرض، لذلك فهو يمارس نوع الضغط الذي يشعر به البشر وهم يسبحون على عمق 50 قدمًا (15 مترًا) تحت سطح المحيط، وفقًا لوكالة ناسا.
تيتان هو أيضًا العالم الآخر الوحيد في نظامنا الشمسي الذي يحتوي على أجسام سائلة تشبه الأرض على سطحه، لكن الأنهار والبحيرات والبحار تتكون من الإيثان السائل والميثان، اللذين يشكلان السحب ويتسببان في هطول أمطار الغاز السائل من السماء. .
أجرت المركبة المدارية لمهمة كاسيني، والتي حملت مسبار هويجنز الذي هبط على تيتان في عام 2005، أكثر من 100 رحلة جوية بالقرب من تيتان بين عامي 2004 و2017 للكشف عن الكثير مما يعرفه العلماء عن القمر اليوم.
ومن بين الجوانب الأكثر إثارة للحيرة في تيتان هي جزره السحرية، التي لاحظها العلماء على أنها نقاط مضيئة متحركة على أسطح بحر تيتان يمكن أن تستمر لبضع ساعات أو عدة أسابيع أو أكثر. التقطت الصور الرادارية لكاسيني المناطق المضيئة غير المبررة في ليجيا ماري، ثاني أكبر جسم سائل على سطح تيتان. البحر أكبر بنسبة 50٪ من بحيرة سوبيريور ويتكون من الميثان السائل والإيثان والنيتروجين.
اعتقد علماء الفلك أن هذه المناطق قد تكون عبارة عن فقاعات من غاز النيتروجين، أو جزر فعلية مصنوعة من مواد صلبة طافية، أو سمات منسوبة إلى الأمواج (على الرغم من أن ارتفاع الأمواج لا يتجاوز بضعة ملليمترات).
وركز عالم الكواكب شينتينغ يو، الأستاذ المساعد في جامعة تكساس في سان أنطونيو، على تحليل الروابط بين الغلاف الجوي لتيتان والأجسام السائلة والمواد الصلبة التي تتساقط مثل الثلج لمعرفة ما إذا كانت مرتبطة بالجزر السحرية.
وقال يو، المؤلف الرئيسي لدراسة نشرت في 4 يناير في مجلة Geophysical Research Letters: “أردت التحقق مما إذا كانت الجزر السحرية يمكن أن تكون في الواقع مواد عضوية تطفو على السطح، مثل حجر الخفاف الذي يمكن أن يطفو على الماء هنا على الأرض قبل أن يغرق في النهاية”. .
ويهدف العلماء إلى فهم أكبر قدر ممكن من المعلومات عن تيتان قبل إرسال مهمة مخصصة إلى القمر. ومن المتوقع إطلاق مهمة Dragonfly، التي يقودها مختبر جونز هوبكنز للفيزياء التطبيقية بالشراكة مع وكالة ناسا، في عام 2028 وتصل إلى تيتان في ثلاثينيات القرن الحالي.
تحليل عالم غير عادي
توجد مجموعة متنوعة من الجزيئات العضوية في الغلاف الجوي العلوي لتيتان، بما في ذلك النتريل والهيدروكربونات والبنزين. درجة حرارة السطح باردة جدًا عند -290 درجة فهرنهايت (-179 درجة مئوية) لدرجة أن الأنهار والبحيرات تم نحتها بواسطة الميثان السائل – بالطريقة التي ساعدت بها الصخور والحمم البركانية في تشكيل المعالم والقنوات على الأرض.
ترتبط الجزيئات العضوية الموجودة في الغلاف الجوي لتيتان معًا في كتل قبل أن تتجمد وتسقط على سطح القمر. تم رصد السهول والكثبان الرملية الداكنة من المواد العضوية عبر تيتان، ويعتقد العلماء أن هذه المعالم قد تكونت إلى حد كبير بسبب “ثلوج” تيتان.
ولكن ماذا يحدث عندما تتساقط الثلوج الهيدروكربونية على الأسطح الملساء بشكل مخيف لبحيرات وأنهار الغاز السائل في تيتان؟ قامت يو وزملاؤها بالتحقيق في السيناريوهات المختلفة التي قد تحدث.
قرر فريق يو أن المواد العضوية الصلبة المتساقطة من الغلاف الجوي العلوي لن تذوب عندما هبطت على أجسام تيتان السائلة لأنها مشبعة بالفعل بالجزيئات العضوية.
وقال يو: “بالنسبة لنا، لكي نرى الجزر السحرية، لا يمكنها أن تطفو لثانية ثم تغرق”. “عليهم أن يطفوا لبعض الوقت، ولكن ليس إلى الأبد أيضًا.”
لكن الإيثان والميثان السائلين يتمتعان بتوتر سطحي منخفض، مما يعني أنه من الصعب على المواد الصلبة أن تطفو فوقهما.
قام فريق يو بمحاكاة نماذج مختلفة وتوصل إلى أن المادة الصلبة المجمدة لن تطفو إلا إذا كانت مسامية، مثل قرص العسل أو الجبن السويسري. من المحتمل أيضًا ألا تطفو الجسيمات الصغيرة من تلقاء نفسها إلا إذا كانت كبيرة بما يكفي.
وأدى تحليل الفريق إلى سيناريو تتجمع فيه المواد الهيدروكربونية الصلبة المتجمدة معًا بالقرب من الشاطئ، ثم تنفصل وتطفو على السطح مثل الأنهار الجليدية على الأرض. يتسرب الميثان السائل ببطء إلى الكتل المتجمدة، مما يؤدي في النهاية إلى اختفائها عن الأنظار.
بالإضافة إلى ذلك، فإن وجود طبقة رقيقة محتملة من المواد الصلبة المتجمدة في بحار وبحيرات تيتان قد يفسر سبب كون أجسام القمر السائلة ناعمة جدًا، وفقًا للباحثين.
الاقتراب من تيتان
في العقد القادم، من المتوقع أن تقوم مركبة دراجونفلاي إلى حد كبير بدراسة سهول المواد العضوية في المنطقة الاستوائية لتيتان، بدلًا من أجسامه السائلة.
ستقوم مركبة الهبوط بأخذ عينات من المواد الموجودة على سطح تيتان، ودراسة إمكانية السكن في بيئاته الفريدة وتحديد العمليات الكيميائية التي تحدث على القمر.
توجد أيضًا مواد كيميائية عضوية ضرورية للحياة على الأرض على تيتان، مثل النيتروجين والأكسجين والجزيئات الأخرى ذات الأساس الكربوني. يوجد تحت القشرة السميكة لتيتان، المكونة من الجليد، محيط داخلي من المياه المالحة، لا يختلف عن أقمار عالم المحيطات الأخرى المثيرة للاهتمام التي تدور حول زحل مثل إنسيلادوس، أو قمر المشتري أوروبا، والتي تعتبر من أفضل الأماكن للبحث عن الحياة خارج الأرض.
يبدو تيتان غير مضياف، لكن من الممكن أن تكون الظروف هناك مواتية للحياة بالاعتماد على كيمياء وأشكال مختلفة بطرق تتجاوز فهمنا الحالي، وفقًا لوكالة ناسا.
لمزيد من الأخبار والنشرات الإخبارية لـ CNN، قم بإنشاء حساب على CNN.com