טיטן – ממצאים 2015

לקראת סיום משימתה של החללית קאסיני במערכת שבתאי, היא האיצה בשנה האחרונה את חקר הירחים ובפרט הירח הגדול ביותר של שבתאי – טיטאן

עננים

בקוטב הדרומי התגלה ענן גדול מאוד שמרכיביו הם קפואים. הוא משתרע מהאטמוספירה התחתונה עד לאמצעיתה. ב – 2012 התגלה מעל לקוטב זה ענן בגובה 300 ק”מ מהקרקע. הענן החדש נמצא בגובה של 200 ק”מ מהקרקע, נמוך יותר מהענן הקודם. גילוי זה נעשה באמצעות מכשיר התצפית באינפרה אדום. ענן זה שונה מהעננים שנצפו עד כה .צפיפות הענן נמוכה ודומה לערפל על כדור הארץ. דרך היווצרותם של עננים בקוטב של טיטן שונה מהיווצרות עננים העל כדור הארץ והם ישרים יותר בפסגתם. צירקולציה באטמוספירה מעבירה גזים מהקוטב בחצי הקוטב החם לחצי הכדור הקר. בקוטב בו שורר קור, האוויר החם שוקע כמו מים היוצאים מהפתח שבתחתית אמבטיה. תהליך זה נקרא subsidence .הגזים ששוקעים למטה, תערובת של הידרוקרבונטים דמויי ערפל וכימיקלים של חנקן, בדרכם לקרקע נפגשים עם אוויר קר. גזים שונים מתעבים ( condense ) בגבהים שונים תוך היווצרות שכבות של עננים בכל טווח גובה. גובהם של העננים מהקרקע, גודלם והרכבם מאפשרים לחוקרים להבין את אופיו של החורף בטיטן. על סמך נתונים אלה החוקרים הגיעו למסקנה שהענן שהתגלה ב – 2012 בחצי הכדור הדרומי הטמפרטורה שלו יורדת ל – 0 150 מתחת לאפס. הענן החדש גדול יותר מקודמו, נמצא בחלק התחתון של הסטרטוספירה ומצויים בו חלקיקי קרח של מימן, פחמן וחנקן. אפיונים אלה מצויים גם בקוטב הצפוני אך בעוצמה חלשה יותר . העוצמה החזקה יותר בקוטב הדרומי מחזקת את ההשערה שהתחלת החורף חזקה יותר מאשר בסופו (1).

דיונות

מתצפיות קודמות יותר התברר שכיוון תנועתן של הדיונות הוא מערב מזרח ההיפך ממה שחשבו עד אז. הועלתה סברה שהסיבה לכך היא סופות מתאן אלימות הנמצאות בגובה רב יוצרות משבי רוח חזקים בכיוון מזרח שעוצמתם גדולה מכיוון תנועה מערבה. משבי רוח חזקים אלה הם האחראיים להעברת החול וזאת הסיבה לכיוון התנועה מזרחה. מהירותן של רוחות אלה מגיעה ל – 35 קמ”ש, חזקות פי 10 מרוחות הקרקע העדינות של טיטן. הסערות מתרחשות רק כאשר טיטן נמצא ביום השוויון שלו כל 14.75 שנים ארציות (2).

אגמים

בדרך כלל האגמים על טיטן אינם קשורים לנהרות.. הם מתמלאים מגשמים וממקורות תת קרקעיים. חלק מהאגמים מתייבשים ומתמלאים במחזורים עונתיים בני 30 שנה. לא ברור איך נוצרו השקעים בהם מצויים האגמים לאחרונה הועלתה השערה שההסבר מצוי למרבה ההפתעה בכדור הארץ. התברר שהאגמים של טיטן מזכירים את הנופים הקרסטיים על כדור הארץ. על כדור הארץ סלעי הגיר והגבס הקרסטיים נוצרים בעקבות המסתם על ידי גשמים ומים תת קרקעיים המחלחלים דרך הסלעים. במשך הזמן נוצרים שקעים ומערות באקלים לח ומקבצי מלח במקומות בהם האקלים צחיח. קצב הארוזיה של צורות נוף אלה תלוי בגורמים שונים כמו הכימיה של הסלעים, כמות הגשמים והטמפרטורה של פני השטח. תהליך דומה מתרחש כנראה גם על טיטן. על סמך מודל מתמטי ניסו להעריך תוך כמה זמן אזורים שונים מפני השטח נמסים ויוצרים תצורות אלה. ההנחה היתה שפני השטח מכוסים בחומרים אורגניים מוצקים. גורם ההמסה העיקרי הוא הידרוקרבונטים נוזליים. המסקנה אליה הגיעו היא שנדרשים 50 מיליון שנה ליצירת שקע בעומק 100 מטר. נעשתה השוואה בין קצב הארוזיה של חומרים אורגניים בנוזלים הידרוקרבונטיים על טיטן לבין קרבונטים וכימיקלים נדיפים במים על כדור הארץ. התברר שקצב ההמסה על טיטן קטן פי 30 מזה של כדור הארץ. הסיבה לכך אורך השנה של טיטן וירידת גשמים רק בקיץ. ההערכה היא שלהמסה תפקיד חשוב בעיצובם של נופים אלה. שאלה שהועלתה היא כמה זמן יידרש ליצור שקע אגמי בקווי רוחב נמוכים., מקומות בהם כמות הגשמים קטנה יותר. המספר שהתקבל הוא 375 מיליון שנה (3).

רוח השמש

במשך 95% מזמן הקפתו את שבתאי טיטן נמצא בתוך המגנטוספירה של שבתאי. במהלך התצפית ב – 1.12.2013 טיטן היה בצד של שבתאי הפונה לכיוון השמש כאשר התפרצות של רוח השמש היתה בעוצמה חזקה מאוד. כאשר רוח השמש הגיעה לשבתאי היא דחסה את צד המגנטוסיפרה של שבתאי הפונה לשמש כך שהקצה החיצוני של בועת השדה המגנטי נדחסה לתוך מסלולו של טיטן. התוצאה היתה שהירח היה חשוף לזרם האנרגטי של חלקיקים מרוח השמש. ברוב המקרים תצפיות הקסיני היו בתוך המגנטוסיפרה של שבתאי. בשל כך אי אפשר היה לגלות שדה מגנטי מכיוון טיטן עצמו. הפעם ההשפעה של שבתאי לא היתה נוכחת, כך שהמגנטומטר של הקסיני יכול היה לצפות בטיטן כאשר הוא נמצא באינטראקציה ישירה עם רוח השמש. אפשר היה לבחון את גל ההלם הנוצר מסביב לטיטן כאשר הוא מכה באטמוספירה שלו . ההערכה של החוקרים היתה שניתן יהיה לבחון את תגובתו של טיטן לרוח השמש בגישה שונה בגלל הכימיה והאובך של האטמוספירה הצפופה והמורכבת. תקוות החוקרים היא שבנוסף ללימוד החדש לגבי טיטן, ניתן יהיה להשתמש בשיטה זו גם לגבי גופים אחרים במערכת השמש ואיך הם מתנהגים באינטראקציה עם רוח השמש (4).

מקורות
1. “NASA Cassini finds monstrous ice clouds in Titan’s polar south region” 11.11.2015
http://saturn.jpl.nasa.gov/news/cassinifeature/feature/20151111/
2. “Violent Methane storms on Titan may solve dune direction mystery” 13.4.2015
http://sciencedaily.com/releases/2015/04/150413183758.htm
3. Baldwin Emily -” The mysterious lakes on Saturn’s moon Titan” 19.6.2015
http://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?release=215-213$rn=news.xml$rst=4635JUNE19,2015
4.”Cassini catches Titan naked in the solar wind” 28.1.2015
http://saturn.jpl.nasa.gov/news/newsreleases/newsreleases20150128