ภารกิจของแคสสินีเพื่อดาวเสาร์และดวงจันทร์ถูกห่อหุ้มในปี 2560 เมื่อยานอวกาศถูกส่งลงไปในแก๊สยักษ์เพื่อพบจุดจบของมัน แต่ยังมีข้อมูลจำนวนมากจากภารกิจเพื่อให้นักวิทยาศาสตร์ไม่ว่าง ทีมนักวิทยาศาสตร์ที่ทำงานกับข้อมูลของแคสสินีได้ค้นพบสิ่งที่น่าประหลาดใจ: ทะเลสาบที่เต็มไปด้วยมีเธนของไททันนั้นลึกกว่าและแปลกกว่าที่คาดไว้มาก
ไททันเป็นโลกที่ผิดปกติ เป็นวัตถุเดียวที่นอกเหนือจากโลกที่มีของเหลวอยู่บนพื้นผิว นักวิทยาศาสตร์สงสัยว่าดวงจันทร์อื่น ๆ ของดวงอาทิตย์บางดวงเช่นเอนเซลาดัสและยูโรปามีมหาสมุทรเหลว แต่มหาสมุทรเหล่านั้นเป็นมหาสมุทรใต้น้ำ ไททันเท่านั้นที่มีทะเลสาบของไฮโดรคาร์บอนเหลว
ในช่วงการบินครั้งสุดท้ายของไททันของ Cassini มันเล็งเรดาร์ไปที่ทะเลสาบของเหลวของดวงจันทร์ ข้อมูลแสดงให้เห็นว่าทะเลสาบเหล่านี้มีความลึกสูงสุด 100 เมตร (300 ฟุต) ข้อมูลจากวันสุดท้ายเหล่านั้นยังให้แสงสว่างใหม่เกี่ยวกับวัฏจักรไฮโดรคาร์บอนของไททัน
การศึกษารายละเอียดผลลัพธ์เหล่านี้มาจากสองบทความที่ตีพิมพ์ในวารสารดาราศาสตร์ธรรมชาติ อย่างแรกคือ“ ทะเลสาบที่ลึกและมีเธนที่อุดมไปด้วยมีเทนบนไททัน” คุณสมบัติการศึกษาดังกล่าวนำมาร์โกมาสโทรจีเซปเป้นักวิทยาศาสตร์เรดาร์ของแคสสินีที่คาลเทคในพาซาดีนาแคลิฟอร์เนีย การศึกษาที่สองเรียกว่า
“ กรณีการเปลี่ยนแปลงพื้นผิวตามฤดูกาลที่เขตทะเลสาบของไททัน” Shannon MacKenzie ผู้เขียนนำนักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ที่ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์ประยุกต์ของ Johns Hopkins ในลอเรลรัฐแมริแลนด์
เกี่ยวกับบรรดาทะเลสาบลึก
ข้อมูลจากโพรบรอบโลกให้คำแนะนำแรกแก่เราว่าไททันมีทะเลสาบของเหลว แต่ข้อมูลนั้นเป็นเพียงแค่อนุมาน: มันแสดงให้เห็นว่าไททันมีเงื่อนไขที่เหมาะสมสำหรับพวกมัน มันจะต้องเย็นมากเพื่อให้ไฮโดรคาร์บอนอยู่ในสถานะของเหลว หลังจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลดำเนินต่อไปมันทำให้เรามีหลักฐานโดยตรงว่าทะเลสาบอยู่ที่นั่นประมาณปี 1995 การสังเกตอื่น ๆ ก็สนับสนุนแนวคิดเช่นกัน
แต่ในยุคแรก ๆ ของไททันทะเลสาบเราไม่แน่ใจว่ามันมีทะเลสาบหรือมหาสมุทรขนาดใหญ่กว่านี้หรือไม่ Cassini มาถึงดาวเสาร์ในปี 2004 และแม้ว่ามันจะไม่เห็นของเหลวในทะเลสาบทันที แต่ในที่สุดก็พบพวกมันที่ขั้วซึ่งนักวิทยาศาสตร์สงสัยว่าอาจมีอยู่
ตั้งแต่นั้นมาทะเลสาบและทะเลจำนวนมากได้ถูกพบในไททันและมีภาพของพวกเขามากมาย
“ ทุกครั้งที่เราค้นพบไททันไททันจะลึกลับมากขึ้นเรื่อย ๆ ”
Marco Mastrogiuseppe ผู้เขียนหลักและนักวิทยาศาสตร์เรดาร์ของ Cassini ที่ Caltech ใน Pasadena, California
นักวิทยาศาสตร์ได้เรียนรู้มากมายเกี่ยวกับไททันโดยเฉพาะจากภารกิจของแคสสินี แต่การศึกษาใหม่เหล่านี้ยังดำเนินต่อไป และพวกเขากำลังบอกเรามากกว่าเพียงแค่ความลึกของทะเลไฮโดรคาร์บอนของไททัน
เรารู้แล้วว่าทะเลทางตอนเหนือเต็มไปด้วยมีเธน แต่นักวิทยาศาสตร์รู้สึกประหลาดใจที่พบว่าทะเลสาบขนาดเล็กกว่านั้นเต็มไปด้วยมีเธนด้วยเช่นกันซึ่งพวกเขาคาดว่าจะพบอีเทนซึ่งเป็นไฮโดรคาร์บอนที่หนักกว่า ผลการวิจัยแสดงให้เห็นแสงใหม่บนวัฏจักรไฮโดรคาร์บอนของไททัน
วงจรไฮโดรคาร์บอนบนไททันทำงานคล้ายกับวัฏจักรอุทกวิทยาบนโลก ในทั้งสองกรณีการระเหยกลายเป็นเมฆซึ่งในที่สุดก็ตกลงสู่ผิวน้ำสร้างแม่น้ำที่ไหลลงสู่ทะเลสาบไฮโดรคาร์บอน บนไททันของเหลวจะระเหยไปใกล้บริเวณเส้นศูนย์สูตรจากนั้นจะถูกนำไปฝากเป็นของเหลวที่บริเวณขั้ว
“ ทุกครั้งที่เราค้นพบไททันไททันจะกลายเป็นสิ่งลึกลับมากขึ้นเรื่อย ๆ ” มาร์โกมาสโทรจีอัสเซปเป้นักวิทยาศาสตร์เรดาร์ของแคสสินีที่คาลเทคในพาซาดีนาแคลิฟอร์เนียกล่าว “ แต่การวัดใหม่เหล่านี้ช่วยตอบคำถามสำคัญสองสามข้อ ตอนนี้เราสามารถเข้าใจอุทกวิทยาของไททันได้ดีขึ้นจริง ๆ ”
แต่เดี๋ยวก่อน. มันทำให้ Weirder
ไททันนั้นแปลกประหลาด มันมีลักษณะพื้นดินที่สลักบนพื้นดินเหมือนกัน แต่มีไฮโดรคาร์บอนเหลว แต่มันก็แตกต่างกันไปในหลายวิธีที่ทำให้งง ข้อมูลใหม่แสดงให้เห็นว่าวัฏจักรไฮโดรคาร์บอนที่ด้านหนึ่งของพื้นที่ขั้วโลกเหนือนั้นแตกต่างจากอีกด้านหนึ่ง
ฝั่งตะวันตกของไททันมีทะเลสาบเล็ก ๆ บางแห่งไม่ใหญ่ไปกว่า 10 ไมล์ พวกเขาจะอยู่เหนือระดับน้ำทะเลตั้งอยู่บนเนินเขาขนาดใหญ่และที่ราบสูง ข้อมูลแสดงให้เห็นถึงภาพโลกาภิวัตน์ที่เกิดขึ้นในระยะทางไกลออกไปหลายร้อยฟุตโดยมีทะเลสาบไฮโดรคาร์บอนอยู่ด้านบน
อย่างไรก็ตามฝั่งตะวันออกของ Titan มีทะเลขนาดใหญ่นอนไม่หลับพร้อมหุบเขาและเกาะต่างๆ ทำไมถึงแตกต่าง
“ ราวกับว่าคุณมองลงไปที่ขั้วโลกเหนือของโลกและเห็นว่าอเมริกาเหนือมีสภาพทางธรณีวิทยาที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิงสำหรับวัตถุของเหลวมากกว่าทวีปเอเชีย” โจนาธานลูเนนนักเขียนร่วมการศึกษาจากมหาวิทยาลัยคอร์เนลล์กล่าว
มันอาจลงมาที่ธรณีวิทยาพื้นฐาน นักวิทยาศาสตร์คิดว่าพวกเขาก่อตัวขึ้นเมื่อชั้นหินโดยรอบของน้ำแข็งและสารอินทรีย์ที่เป็นของแข็งละลายและยุบตัวทางเคมี มันคล้ายกับพื้นที่ทางโลกในเยอรมนีสหรัฐอเมริกาและสถานที่อื่น ๆ ที่มีคุณสมบัติที่เรียกว่าทะเลสาบ Karstic ก่อตัวเมื่อน้ำละลายหินปูนหินปูน
ข้อมูลใหม่ยังแสดงให้เห็นว่าไททันอาจมีทะเลสาบชั่วคราว ข้อมูลเรดาร์และอินฟราเรดทั้งสองแสดงทะเลสาบเหล่านี้ด้วยระดับของเหลวที่ผันผวนในช่วงเวลาสั้น ๆ Shannon MacKenzie ผู้เขียนหลักของ
“ กรณีของการเปลี่ยนแปลงพื้นผิวตามฤดูกาลที่เขตทะเลสาบของไททัน” คิดว่าการเปลี่ยนแปลงที่ขับเคลื่อนด้วยฤดูกาลอธิบายทะเลสาบชั่วคราวเหล่านี้
“ สิ่งหนึ่งที่เป็นไปได้คือคุณสมบัติชั่วคราวเหล่านี้อาจเป็นของเหลวที่ตื้นกว่าตลอดฤดูการระเหยและแทรกซึมเข้าไปในดินใต้ผิวดิน” เธอกล่าว
เมื่อนำมารวมกันกระดาษทั้งสองวาดรูปของวัฏจักรไฮโดรคาร์บอนบนไททันที่ซึ่งฝนตกของไฮโดรคาร์บอนจะป้อนทะเลสาบซึ่งจะถูกระเหย แต่ไม่ใช่แค่การระเหย ของเหลวบางส่วนอาจซึมซาบลงสู่ใต้ผิวดินซึ่งจะปล่อยให้สารไฮโดรคาร์บอนเหลวอยู่ใต้พื้นผิว
ลักษณะพื้นผิวของไททันถูกปกคลุมไปด้วยบรรยากาศที่หนาทึบของดวงจันทร์และไม่สามารถมองเห็นได้ ข้อมูลที่อยู่เบื้องหลังการศึกษาเหล่านี้ถูกรวบรวมโดยเรดาร์ส่วนใหญ่ได้มาจากการบินครั้งสุดท้ายของแคสสินีแห่งดวงจันทร์เมื่อเดือนเมษายนปี 2017 ทีมแคสสินีรู้ว่านี่เป็นโอกาสสุดท้ายที่จะได้เห็นทะเลสาบเล็ก ๆ ของไททันและพวกเขารู้สึกว่า ดีที่สุดของมัน
“ นี่คือไชโยครั้งสุดท้ายของ Cassini ที่ไททันและมันก็เป็นเรื่องจริง” Lunine กล่าว
แหล่งที่มา:
- ข่าวประชาสัมพันธ์: Cassini ของ NASA เผยความประหลาดใจด้วย Titan’s Lakes
- บทความวิจัย: กรณีของการเปลี่ยนแปลงพื้นผิวตามฤดูกาลที่เขตทะเลสาบของไททัน
- บทความวิจัย: ทะเลสาบที่อุดมสมบูรณ์และมีเธนบนไททัน
