حل معمای قمر زحل با شباهت قابل توجه به زمین

دانشمندان به بررسی نحوه‌ی شکل‌گیری مناظر مختلف قمر سیاره‌ی زحل پرداخته‌اند که شباهت قابل توجهی به زمین دارد.
به گزارش واحد خبر مرکز مطالعات و پژوهش های فلکی نجومی به نقل از isna و وبسایت دانشگاه استنفورد، قمر تیتان(Titan) سیاره‌ی زحل با رودخانه‌ها، دریاچه‌ها و دریاهای پر از آب باران و جوی غلیظ در فضا بسیار شبیه به زمین به نظر می‌رسد. در حالی که این مناظر ممکن است آشنا به نظر بیایند، اما از موادی تشکیل شده‌اند که بدون شک با زمین متفاوت است. جریان‌های متان مایع به سرعت از سطح یخی تیتان عبور می‌کنند و بادهای نیتروژنی تپه‌های ماسه‌ای هیدروکربنی می‌سازند. وجود این مواد که خواص مکانیکی آنها بسیار متفاوت‌تر از مواد مبتنی بر سیلیکات است که سایر اجرام رسوبی شناخته شده در منظومه شمسی ما را تشکیل می‌دهند باعث شده که نحوه‌ی شکل‌گیری مناظر تیتان به موضوعی مبهم تبدیل شود.
"ماتیو لاپوتر"(Mathieu Lapôtre) زمین‌شناس دانشگاه استنفورد و همکارانش فرآیندی را شناسایی کردند که به مواد مبتنی بر هیدروکربن اجازه می‌دهد تا دانه‌های شن یا سنگ بستر را بسته به تعداد دفعات وزش باد و جریان جویبارها تشکیل دهند و توانستند با استفاده از این فرآیند نحوه‌ی شکل‌گیری تپه‌های شنی، دشت‌ها و زمین‌های پرپیچ و خم قمر تیتان را نمایش دهند.
تیتان که به طور بالقوه قابل سکونت در نظر گرفته می‌شود، به هدفی برای اکتشافات فضایی تبدیل شده است. این قمر پس از زمین تنها جرم در منظومه‌ی شمسی است که امروزه دارای چرخه انتقال مایعات فصلی است. این مدل جدید که در روز ۲۵ آوریل در مجله‌ی "Geophysical Research Letters" منتشر شده است، نشان می‌دهد که چگونه این چرخه‌ی انتقال مایعات فصلی باعث حرکت دانه‌ها روی سطح این قمر می‌شود.
لاپوتر می‌گوید: مدل ما یک چارچوب یکپارچه فراهم می‌کند که به ما کمک می‌کند نحوه‌ی کار این محیط‌های رسوبی با یکدیگر را دریابیم. اگر ما درک کنیم که چگونه قطعات مختلف این پازل در کنار یکدیگر قرار می‌گیرند، آنگاه می‌توانیم از مناظر تشکیل شده در نتیجه‌ی این فرآیندهای رسوبی برای به دست آوردن اطلاعات در مورد آب و هوا یا تاریخ زمین‌شناسی تیتان و تاثیر آن بر چشم‌انداز حیات در این قمر استفاده کنیم.
یک مکانیزم گم شده
برای ساختن مدلی که بتواند شکل‌گیری مناظر متمایز تیتان را شبیه‌سازی کند، لاپوتر و همکارانش ابتدا مجبور شدند یکی از بزرگ‌ترین معماها درمورد رسوبات موجود در این جسم سیاره‌ای را حل کنند. چگونه ترکیبات آلی اساسی این قمر به جای آن که تنها مانند غبار از این سو به آن سو بروند تبدیل به دانه‌هایی می‌شوند که ساختارهای مجزایی را تشکیل می‌دهند؟
روی زمین، سنگ‌های سیلیکات و مواد معدنی روی سطح سیاره با گذشت زمان فرسایش پیدا کرده و تبدیل به دانه‌های رسوبی می‌شوند. این دانه‌ها از طریق باد و نهرها حرکت می‌کنند و به صورت لایه‌هایی از رسوبات قرار می‌گیرند که در نهایت با کمک فشار، آب‌های زیرزمینی و گاهی گرما دوباره به سنگ تبدیل می‌شوند.
محققان فکر می‌کنند که در تیتان نیز، فرآیندهای مشابهی رخ می‌دهد که تپه‌ها، دشت‌ها و زمین‌های پرپیچ و خمی که از فضا دیده می‌شوند را تشکیل می‌دهند. اما تصور می‌شود که بر خلاف زمین، مریخ و زهره، که در آن‌ها سنگ‌های سیلیکاتی، مواد زمین‌شناسی غالبی هستند که رسوبات از آنها مشتق می‌شوند، رسوبات تیتان از ترکیبات آلی جامد تشکیل شده‌ باشد. دانشمندان نتوانسته‌اند مشخص کنند که چگونه این ترکیبات آلی ممکن است به دانه‌های رسوبی تبدیل و در این قمر از مکانی به مکان دیگر منتقل شوند.
لاپوتر می‌گوید: همزمان با انتقال دانه‌ها بوسیله باد، این دانه‌ها با یکدیگر و با سطح برخورد می‌کنند. این برخوردها باعث کاهش اندازه دانه در طول زمان می‌شود. آن چه که ما از آن غافل بودیم مکانیسم رشدی بود که می‌توانست این فرآیند را به تعادل برساند و باعث ثابت ماندن اندازه‌ی دانه‌های شن در طول زمان شود.
یک آنالوگ بیگانه
تیم تحقیقاتی با بررسی رسوبات روی زمین موسوم به "خاگه"(ooids)، که دانه‌های کروی و کوچکی هستند که اغلب در دریاهای کم عمق گرمسیری یافت می‌شوند، پاسخی برای این سوال پیدا کردند. خاگه‌ها از کلسیم کربنات خارج شده از آب تشکیل می‌شوند.
آن چه که خاگه‌ها را منحصر به فرد می‌کند تشکیل آن‌ها از طریق ته‌نشینی شیمیایی است که به آنها امکان رشد می‌دهد. این در حالی است که فرسایش همزمان باعث کاهش سرعت رشد شده و این دو مکانیسم رقیب در طول زمان باعث ایجاد تعادل می‌شوند. فرآیندی که به گفته‌ی محققان ممکن است در تیتان نیز اتفاق بیفتد.
لاپوتر می‌گوید: ما توانستیم این تناقض که چرا تپه‌های شنی با وجود ضعیف بودن مواد تشکیل‌دهنده‌ برای مدتی طولانی روی تیتان باقی‌مانده‌اند را حل کنیم.
مناظر جهانی
لاپوتر و همکارانش با در دست داشتن فرضیه‌ای برای تشکیل رسوبات، از داده‌های موجود در مورد آب و هوای تیتان و جهت انتقال رسوب توسط باد استفاده کردند تا نوارهای موازی متمایز سازه‌های زمین‌شناسی را توضیح دهند که شامل تپه‌های شنی نزدیک خط استوا، دشت‌ها در میانه عرض‌های جغرافیایی و زمین‌های پرپیچ و خم نزدیک قطب‌ها می‌شد.
مدل‌سازی اتمسفر و داده‌های ماموریت کاسینی(Cassini) نشان می‌دهد که بادها در نزدیکی استوا رایج هستند. این موضوع از نظریه‌ای پشتیبانی می‌کند که براساس آن در این مناطق تف‌جوشی(Sintering) کمتری وجود دارد و امکان تشکیل دانه‌های ریز شن و ماسه فراهم می‌شود.
نویسندگان این مطالعه یک سکون در انتقال رسوب در عرض‌های جغرافیایی میانی پیش‌بینی می‌کنند، مکانی که در آن تف‌جوشی می‌تواند غالب باشد و دانه‌های درشت‌تر ایجاد شود که در نهایت به سنگ‌بستر تبدیل می‌شوند و دشت‌های تیتان را تشکیل می‌دهند.
دانه‌های شن نیز برای تشکیل زمین‌های پرپیچ و خم این قمر در نزدیکی قطب‌ها ضروری هستند.
لاپوتر می‌گوید: ما نشان می‌دهیم که در تیتان درست مانند زمین و آنچه قبلا در مریخ وجود داشته، یک چرخه رسوبی فعال داریم. فکر کردن به اینکه چگونه دنیایی جایگزین در جایی دور قرار دارد بسیار جذاب است جایی که همه چیز بسیار متفاوت و در عین حال بسیار شبیه به زمین است.