تیتان بزرگترین قمر زحل و دومین قمر بزرگ در منظومه شمسی محسوب می‌شود (بزرگترین قمر “گانیمد” است). “تیتان” تنها قمر در منظومه شمسی است که دارای ابر و اتمسفری سیاره‌مانند و متراکم است.
به گزارش بیگ بنگ، دانشمندان بر این باورند که شرایط در تیتان به دوران اولیه سیارۀ زمین شباهت دارد. تفاوت اصلی این است که چون زمین به خورشید نزدیکتر است، همواره از دمای بالاتری در مقایسه با تیتان بهره می‌برد. بر اساس اعلام ناسا، تیتان بزرگترین قمر زحل، یکی از اجرامی با بیشترین شباهت به زمین است.
اتمسفر تیتان
غبار نارنجی پیرامون تیتان باعث شده بود دانشمندان زمان پرتاب فضاپیمای کاسینی در سال ۲۰۰۴ اطلاعات ناقصی درباره سطح این قمر داشته باشند. اتمسفر تیتان تقریباً ۶۰۰ کیلومتر ارتفاع دارد که بسیار بالاتر از اتمسفر زمین قرار گرفته است. به دلیل قرار گرفتن اتمسفر در ارتفاعات بالا، تصور بر این بود که تیتان بزرگترین قمرِ منظومه شمسی است و این تصور برای چندین سال در میان دانشمندان رایج بود. فضاپیمای وُیجر در سال ۱۹۸۰ آنقدر خود را به فاصله نزدیکی از تیتان رساند که مشخص شد این قمر کوچک‌تر از گانیمد است. اتمسفر تیتان فعال و پیچیده بوده و عمدتاً از نیتروژن (۹۵ درصد) و متان (۵ درصد) تشکیل یافته است. مولکول‌های آلی هم در تیتان کشف گردیده است؛ این مولکول‌ها حاوی کربن و هیدروژن هستند و غالباً اکسیژن و سایر عناصرِ شبیه به آنهایی که در اتمسفر زمین یافت می‌شوند و برای حیات ضروری هستند، در خود جای داده‌اند.
یک معمای دیرین دربارۀ اتمسفر تیتان وجود دارد که هنوز محققان موفق نشده‌اند پرده از آن بردارند. چون متان توسط نور خورشید دچار تجزیه و فروپاشی می‌شود، دانشمندان بر این باورند که منبع دیگری در این کار دخیل است. یکی از منابع بالقوه متان، فعالیت آتشفشانی است، اما محققان داده های بیشتری برای تایید این ادعا دارند. بسیار شبیه به آن کاری که اتمسفر زمین انجام میدهد، شاید اتمسفر تیتان به فضا بگریزد. فضاپیمای کاسینی یک سری بادهای قطبی شناسایی کرده است که متان و نیتروژن را در امتداد میدان مغناطیسی زحل کِشانده و آنها را از اتمسفر به بیرون هدایت میکنند. لازم بذکر است که متان و نیتروژن در اثر برهم‌کنش با نور باردار می‌شوند.
بر اساس اعلام وبسایت آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا، «فضاپیماهای کاسینی و هویگنس در قمر تیتان، یکی از اجرامی را به ما نشان دادند که بیشترین شباهت را به زمین دارد. ما قبلاً هرگز موفق به یافتن جرمی با این میزان از شباهت پیدا نکرده بودیم.»
جزیره جادویی
دریاچه‌های متان به وفور در تیتان یافت می‌شوند. این دریاچه‌ها عمدتاً در نزدیکی قطب جنوب تجمع یافته‌اند. دانشمندان در سال ۲۰۱۴ موفق به یافتن یک ساختار موقت شدند که از آن با عنوان «جزیره جادویی» یاد کردند. این احتمال هست که حباب‌های نیتروژنی که در اقیانوس‌های تیتان شکل گرفتند، برای یک بازه زمانی مشخص در قسمت سطح قرار گرفته باشند. این عامل می‌تواند باعث ایجاد یک جزیره موقت شود که سرانجام از بین می‌رود.
“جیسون هاف گارتنر” اخترشناس در دانشگاه کرنل اظهار داشت: «نکته ویژه دربارۀ تیتان این است که این قمر دارای دریاها و دریاچه‌های اتان و متان مایع است. لذا این قمر را به تنها جرم دیگر به جز زمین در منظومه شمسی تبدیل می‌سازد که از سیالات پایداری در بخش سطح برخوردار است. قضیه فقط به دریاها و دریاچه‌ها ختم نمی‌شود، بلکه رودخانه ها و حتی بارش باران از عوامل مثبت دیگری هستند که توجه دانشمندان را به خود جلب کرده‌اند. چرخۀ آب در این قمر مشاهده شده است و می‌توانیم آن را با چرخه آب زمین مقایسه کرده و به مطالعه دقیق آن بپردازیم.»
مناطق بزرگی از سطح تیتان با دانه‌های شن از جنس هیدروکربن پوشیده شده‌اند. دانه‌های شن در تیتان شاید به صحرای نامیبیا در آفریقا شباهت داشته باشند. چون متان در قمر تیتان به صورت مایع وجود دارد، به تبخیر و ایجاد ابر می‌پردازد که گاهی اوقات موجب بارش باران متان می‌شود. ابرهای یخ متان و گاز سیانید در بالای سطح تیتان شناور هستند. “اسکات ادگینتون” دانشمند در پروژه فضاپیمای کاسینی و آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا در پاسادنای کالیفرنیا گفت: «تیتان با فرایندهای طبیعی متعدد خودش که شباهت زیادی هم به زمین دارند، بطور پیوسته ما دانشمندان را متعجب کرده است؛ موادی هم در این فرایندها دخیل هستند که شاید با آبی که ما در زمان داریم، فرق داشته باشد.»
نور خورشید در تیتان کم‌فروغ است. متغیر بودنِ میزان نوری که در طی فصول بر این قمر تابانده می‌شود، بر وضعیت آب و هوا تاثیر می‌گذارد. داده‌ها نشان میدهد که یک اقیانوس مایع در زیر سطح این قمر وجود دارد اما دانشمندان اعلام کرده‌اند که به داده‌های بیشتری برای تایید این ادعا احتیاج دارند. با توجه به اینکه سیاره‌های بیشتری در خارج از منظومه شمسی پیدا شده‌اند، تیتان به عنوان یک جرم سماویِ ابری همیشه در قالب یک مدل مطالعه شده است. بررسی اتمسفر این قمر به دانشمندان کمک کرده تا اتمسفر این سامانه‌های دوردست را به شکل بهتری درک کنند. “تایلر رابینسون” از مرکز تحقیقات ایمز ناسا بیان کرد: «یافته‌ها نشان میدهد که می‌توان اطلاعات بسیار زیادی با نگاه کردن به غروب تیتان بدست آورد.»
فرود هویگنس در تیتان
فضاپیمای کاسینی در سال ۲۰۱۷ به عملیات خودش در زحل پس از دو دهه تلاش خاتمه داد. این فضاپیما که در ۱۵ اکتبر ۱۹۹۷ پرتاب شده بود، در ۳۰ ژوئن ۲۰۰۴ به سیاره زحل رسید. کاسینی به محض رسیدن به این سیاره، کاوشگر هیوجینز را به بیرون پرتاب کرد؛ کاوشگری که آژانس فضایی اروپا آن را ساخته بود. هویگنس به گونه‌ای ساخته شده بود که با فرود بر قمر زحل به مطالعه تیتان بپردازد و البته به نتایج شگفت‌انگیزی هم دست پیدا کرد. برای مثال، کوه‌های متعددی در بالای ارتفاع ۲۵۴ متر در این قمر مورد شناسایی قرار گرفت.
کاوشگر هویگنس از طریق یک چتر در ۱۴ ژانویه ۲۰۰۵ در سطح تیتان فرود آمد. به دلیل مشاهداتی که هویگنس انجام داد، قمر تیتان به اولویتی برای دانشمندان تبدیل شد. این عملیات موفق به کسب نتایج بسیار ارزشمندی شده است؛ برای مثال، از جمله دستاوردهای گهربار این عملیات می‌توان به تهیه عکس‌های با کیفیت از سطح قمر تیتان اشاره کرد. کاسینی در طول عملیات اولیه و طولانی خود توانست داده‌های بسیار خوبی درباره ساختار تیتان و ترکیبات شیمیایی آلی و پیچیده اتمسفر آن جمع‌آوری کند. به پاس یافته‌های فضاپیمای کاسینی است که دانشمندان این ظن را مطرح کرده‌اند که یک اقیانوس مایع در زیر سطح تیتان واقع شده است.
یافته‌های گویای این قضیه است که این اقیانوس از آب و آمونیاک تشکیل یافته است. فضاپیمای کاسینی تغییرات فصلی در این قمر را ثبت کرده است؛ برای مثال در سال ۲۰۱۵ که یک ابر یخی در نیمکره جنوبی تیتان شکل گرفت. این نشان میدهد که قرار بود زمستان سختی در این منطقه از قمر تیتان حاکم شود. هدف اصلی عملیات این بود که نشانه‌هایی از تغییرات فصلی و فعالیت آتشفشانی را در این فصل شناسایی کند.
تیتان نقش تعیین کننده‌ای در اِتمام کارِ برنامه‌ریزی‌شدۀ فضاپیمای کاسینی داشت. این قمر بزرگ با فراهم آوردن نیروی گرانشیِ لازم برای فضاپیمای کاسینی باعث شد که در ماه‌های پایان کار خود بین حلقه های زحل قرار گیرد. لذا این فرصت برای فضاپیمای کاسینی داده شد تا منطقه‌ای را مورد کاوش قرار دهد که قبلاً هرگز دیده نشده بود. عملیات خودکشی فضاپیمای کاسینی را به عنوان یک نقطه بدون بازگشت قلمداد میکنند.
“ارل مایز” مدیر پروژه فضاپیمای کاسینی در آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا گفت: «با مشاهداتی که از طریق فضاپیمای کاسینی ثبت شد، حالا متعهد هستیم که عملیات دیگری را در آینده به مقصد تیتان ترتیب دهیم تا به جزئیات دقیقی دست پیدا کنیم. کاسینی در بازه زمانی بسیار طولانی مشغول کاوش تیتان بوده است. آخرین باری که کاسینی به این قمر نزدیک شد، نوعی خداحافظی تلخ و شیرین بود. اما نباید به سادگی از کنار این واقعیت گذشت که کاسینی به دستاوردهای بزرگی در طول سالیان گذشته نائل آمد.»
احتمال حیات
تصور بر این است که شرایط حاکم بر تیتان می‌تواند باعث شود این قمر در آینده دور به جای سکونت‌پذیری تبدیل گردد. اگر خورشید دمای آن را افزایش دهد (در ۶ میلیارد سال آینده) و به یک ستاره غول سرخ تبدیل شود، دمای تیتان می‌تواند تا حدی افزایش پیدا کند که اقیانوس‌های پایداری در روی سطح پیدا شوند و برای سالیان متمادی حضور داشته باشند. مدل‌هایی که دانشمندان شبیه‌سازی کرده‌اند از چنین سناریویی حکایت دارد. اگر این اتفاق بیفتد، شرایط در تیتان شباهت بسیار زیادی به زمین خواهد داشت و این فرصت برای برخی از گونه‌های حیات داده خواهد شد تا در این قمر به شکوفایی برسند. دانشمندان قبلاٌ بر این باور بودند که اگر به سطح تیتان نزدیکتر شویم، ترکیب شیمیایی اتمسفر این قمر، اساساً ساکن و غیرفعال است. اما آزمایشات دانشمندان نشان داد که این ادعا واقعیت ندارد.
در پایان باید به این نکته اشاره کنیم که نام تیتان از اساطیر یونان باستان برگرفته شده است. تیتان‌ها به خدایان مُسنی گفته می‌شد که قبل از به قدرت رسیدنِ الیمپوس بر جهان حکمرانی می‌کردند. اخترشناس هلندی به نام «کریستین هویگنس» قمر تیتان را در سال ۱۶۵۵ کشف کرد. کاوشگر هویگنس که روی فضاپیمای کاسینی ناسا قرار داده شده بود، به پاس زحمات ارزشمند این اخترشناس، هویگنس نامگذاری شده بود.
منبع: سایت علمی بیگ بنگ