حل معمای عجیب پدیده جوی تیتان؛ بارش باران تابستانی رویت شد

سرانجام دانشمندان پس از مدت‌‌ها تلاش برای یافتن نشانه‌‌هایی از وقوع طوفان‌های فصلی در تیتان، اولین شواهد قطعی را در اثبات این پدیده به‌دست آوردند. نورهای درخشان دیده‌‌شده در قطب شمال این قمر از زحل، گواهی بر بارش باران در این منطقه است؛ گویی تابستان در نیم‌‌کره‌‌ی شمالی تیتان آغاز شده است.

از سال ۲۰۰۴ که کاوشگر کاسینی برای نخستین‌‌بار در مدار زحل قرار گرفت، ستاره‌‌شناسان تمام این سال‌‌ها در انتظار یافتن چنین شواهدی بودند.

در زمان رسیدن این کاوشگر به زحل، تابستان در نیم‌‌کره‌‌ی جنوبی تیتان فرا رسیده بود و دانشمندان با اشتیاق در انتظار دیدن نشانه‌های تغییرات فصلی در سطح سیاره بودند. اگرچه ماهیت تیتان به‌‌کلی متفاوت از سیاره‌‌ی زمین است؛ اما اقلیم این دو سیاره شباهت‌‌های قابل‌‌توجهی با یکدیگر دارد.

هر روز روی تیتان معادل ۱۵.۹ روز روی سیاره‌‌ی ماست؛ این میزان برابر با همان مدت‌‌زمانی است که طول می‌‌کشد تا تیتان یک‌‌بار به‌‌دور زحل بچرخد. وضعیت گردش تیتان به‌‌ دور زحل، دقیقا مشابه وضعیت گردش ماه به‌‌ دور زمین است؛ هر دو قمر از لحاظ کشندی قفل شده‌‌اند. یک سال تیتانی حدود ۲۹.۵ سال زمینی زمان می‌‌برد. انحراف محوری تیتان در حدود ۲۷ درجه است؛ این در حالی است که این میزان برای سیاره‌‌ی ما ۲۳.۵ درجه محاسبه شده است.

بنابراین می‌‌توان انتظار داشت گذر هر فصل در تیتان تقریبا ۷.۵ سال برای ما زمان ببرد. البته این مدت‌‌زمان به‌‌علت ناهم‌‌محوری مداری زحلمقداری ثابت نیست که باعث شده است تابستان‌‌ها در نیم‌‌کره‌‌ی شمالی بلندتر و از سوی دیگر زمستان‌ها در نیم‌‌کره‌‌ی جنوبی طولانی‌‌تر باشند.

اعتدال بهاری تیتان در خلال سال ۲۰۰۹ و ۲۰۱۱ رخ‌‌ داد؛ تغییرات جوی مشاهده‌‌شده به‌‌عنوان نشانه‌‌ای بر آغاز زمستان در نیم‌‌کره‌‌ی جنوبی تعبیر شدند. اما تاکنون هیچ نشانه‌‌ای مبنی‌بر وقوع باران در نیم‌‌کره‌‌ی شمالی دیده نشده بود. راجاری دینگرا، فیزیکدان از دانشگاه آیداهو می‌‌گوید:

تمامی پژوهشگران تیتان به‌‌دنبال یافتن نشانه‌‌هایی از ابر و باران در قطب شمال این سیاره بودند؛ اما علی‌‌رغم تمامی پیش‌‌بینی‌‌های موردانتظار در مدل‌های آب‌‌و‌‌هوایی، ما حتی کوچک‌ترین شواهدی مبنی بر وجود یک تکه ابر هم نیافته بودیم. افراد گاهی این مورد را با نام‌‌هایی نظیر «مورد عجیب ابرهای گم‌‌شده» خطاب می‌‌کردند.

پس از بررسی دقیق اطلاعات ارسالی از پژوهشگر کاسینی، تیم پژوهشی نهایتا در یکی از تصاویر ثبت‌‌شده در هفتم ژوئیه‌‌ی سال ۲۰۱۶، همان چیزی را کشف کرد که مدت‌‌ها به‌‌دنبال آن بودند. این تصویر با استفاده از اسپکترومتر نگاشت بصری و فروسرخ (VIMS) نصب‌‌شده روی کاوشگر ثبت شد؛ این ابزار خاص قادر است تصاویری را از سطح سیاره‌‌ از پس اتمسفر غلیظ و مه‌‌آلود آن تهیه کند.

در این تصاویر، منطقه‌ای با وسعت ۱۲۰ هزار کیلومتر مربع (معادل وسعت ایالت پنسیلوانیای آمریکا) دیده می‌شود که در آن نواحی درخشانی به‌‌چشم می‌‌خورد. چنین پدیده‌ای در تصاویر قبل یا بعد از آن هرگز دیده نشده بود. پژوهشگران طی مقاله‌‌ای نوشتند:

براساس درخشندگی دیده‌‌شده، خصوصیات طیفی و اطلاعات زمین‌شناسی، ما این ویژگی جدید را به بازتاب طیفی ناشی از یک سطح باران‌‌زده نسبت می‌دهیم؛ مشابه همان منظره‌‌ای که هنگام تابش آفتاب روی سطح پیاده‌‌روهای خیس در زمین شاهد آن هستیم.

طبق آنالیز آن‌ها، درخشش این ناحیه از تصویر ناشی از بارش متان روی یک سطح ناهموار و ریگزار مانند است که به‌‌احتمال زیاد در پس آن، سیاره با یک دوره‌ی تبخیر روی سطح خود مواجه شده است. این اولین شواهد مبنی بر بارش باران‌‌های تابستانی در سطح نیم‌کره‌‌ی شمالی است.

^{بارش باران در نیم‌‌کره‌‌ی شمالی تیتان}

وقوع این بارندگی پیش‌بینی شده ‌بود؛ اما دانشمندان انتظار داشتند که زودتر از این، شاهد وقوع آن باشند. به‌‌خصوص اینکه براساس مدل‌‌های نظری، انتظار می‌‌رفت بیشترین تعداد دریاچه‌‌ها و اقیانوس‌‌ها نیز در همین نیم‌‌کره از تیتان قرار گرفته باشند.

علاوه‌بر این، پیش‌‌تر در طول دوره‌‌ی تابستانی سیاره، وقوع بارش باران در نیم‌کره‌‌ی جنوبی مشاهده شده ‌بود؛ بنابراین دانشمندان انتظار داشتند که بارش باران در نیم‌‌کره‌‌ی شمالی سال‌‌ها قبل از وقوع انقلاب تابستانی سال ۲۰۱۷ مشاهده شود.

بنابراین عدم وقوع باران، برای پژوهشگران چیزی شبیه به یک معما شده بود. اکنون که این باران رویت شده است و پژوهشگران توانستند قطعه‌‌ی دیگری از پازل مدل آب‌‌وهوایی این سیاره را به‌‌دست آورند؛ اگرچه همین تاخیر رخ‌‌داده در وقوع بارش، خود مسئله‌‌ای دیگر است که همچنان بدون‌‌توضیح باقی ماند. دینگرا می‌‌گوید:

ما می‌‌خواهیم پیش‌بینی‌های مدل فرضی ‌‌ما با مشاهدات واقعی تطابق داشته باشد. کشف این بارندگی ثابت می‌کند که اقلیم تیتان همان‌‌گونه بوده است که در مدل‌‌های نظری خود انتظار آن را داشتیم. تابستان [در تیتان] فرا رسیده است. گرچه وقوع آن با تاخیر همراه بود؛ اما بالاخره این اتفاق رخ داد. با این حال، ما باید بفهمیم که چه عاملی باعث تاخیر در وقوع آن شده است.

در همین حال، دینگرا در حال استفاده از اثر موسوم‌به «پیاده‌رو خیس» است تا بلکه بتواند نشانه‌‌های بیشتری از وقوع باران را در تیتان بیابد؛ نشانه‌‌هایی که شاید طی این سال‌‌ها از دید ما پنهان مانده است.