ความลับของทะเลสาบบนไททัน
การศึกษาข้อมูลจากการทดสอบเรดาร์ จากปฏิบัติการคาสสินี-ไฮเกนส์ สู่ระบบดาวเสาร์ ได้ให้แง่มุมใหม่ๆ ที่เกี่ยวข้องกับองค์ประกอบและกิจกรรมของทะเลไฮโดรคาร์บอนเหลวใกล้ขั้วเหนือของไททัน ซึ่งเป็นดวงจันทร์ที่มีขนาดใหญ่ที่สุดของดาวเสาร์
ด้วยการใช้ข้อมูลจากการทดลองเรดาร์ไบสเตติก(bistatic radar) หลายรอบ ทีมนักวิจัยที่นำโดยมหาวิทยาลัยคอร์เนล ก็สามารถวิเคราะห์แยกส่วนและประเมินองค์ประกอบและความขรุขระของพื้นผิวทะเลของไททัน(Titan) ซึ่งเป็นสิ่งที่การวิเคราะห์ก่อนหน้านี้จากข้อมูลเรดาร์แบบโมโนสเตติก(monostatic) เข้าไม่ถึง นี่จะช่วยแผ้วถางเส้นทางสู่การตรวจสอบธรรมชาติของทะเลไททันในอนาคต โดยใช้ข้อมูลคาสสินี
Valerio Poggiali นักวิจัยที่คอร์เนล เป็นผู้เขียนนำรายงาน Surface Properties of the Seas of Titan as Revealed by Cassini Mission Bistatic Radar Experiments เผยแพร่ใน Nature Communications วันที่ 16 กรกฎาคม
ภาพโมเสกจากข้อมูลเรดาร์จากการบินผ่านไททันของยานคาสสินี แสดงทะเลสาบและทะเลมากมายใกล้ขั้วเหนือชองไททัน ถาพปก คาสสินีจับภาพแสงอาทิตย์ที่สะท้อนจากทะเลใกล้ขั้วเหนือไททัน
การทดลองเรดาร์ไบสเตติกเกี่ยวข้องกับการเล็งลำคลื่นวิทยุจากยานไปที่เป้าหมายซึ่งก็คือ ไททัน ซึ่งมันจะสะท้อนไปที่เสารับสัญญาณบนโลก การสะท้อนจากพื้นผิวนี้เกิดโพลาไรซ์(polarized) ซึ่งหมายความว่า มันจะให้ข้อมูลที่รวบรวมได้จากสองมุมมอง เมื่อเทียบกับข้อมูลแบบโมโนสเตติก ซึ่งสัญญาณที่สะท้อนวิ่งกลับสู่ยาน Poggiali กล่าวว่า ความต่างก็คือ ข้อมูลไบสเตติกเป็นชุดข้อมูลที่ครบถ้วนมากกว่า และไวต่อทั้งองค์ประกอบจากพื้นผิวที่สะท้อน และไวต่อความขรุขระของพื้นผิวด้วย
งานปัจจุบันใช้การสำรวจไบสเตติก 4 รอบที่คาสสินีทำในระหว่างการบินผ่าน 4 ครั้ง ในปี 2014(17 พฤษภาคม, 18 มิถุนายน และ 24 ตุลาคม) และวันที่ 14 พฤศจิกายน 2016 ในการบินผ่านแต่ละครั้ง จะสำรวจการสะท้อนจากพื้นผิวเมื่อยานใกล้จุดที่เข้าใกล้ไททันมากที่สุด(ingress) และอีกครรั้งในจุดที่ขยับออกจากจุดที่ใกล้ที่สุด(egress) ทีมวิเคราะห์ข้อมูลจากการสำรวจ egress จากทะเลขนาดใหญ่ที่ขั้วไททัน 3 แห่งคือ Kraken Mare, Ligeia Mare และ Punga Mare
ภาพเรดาร์แสดง Ligeia Mareทะเลที่ใหญ่ที่สุดบนไททัน
การวิเคราะห์พบความแตกต่างในองค์ประกอบของชั้นที่พื้นผิวทะเลไฮโดรคาร์บอน ขึ้นอยู่กับละติจูดและตำแหน่ง(ยกตัวอย่าง เช่น ใกล้แม่น้ำ และชะวากแม่น้ำ เป็นต้น) โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ที่ส่วนใต้สุดของทะเลคราเค่น ได้แสดงค่าคงที่ไดอิเลคตริก(dielectric constant; การตรวจสอบความสามารถของวัสดุในการสะท้อนสัญญาณวิทยุ) ที่สูงที่สุด ยกตัวอย่างเช่น น้ำบนโลกก็สะท้อนสูง โดยมีค่าคงที่ราว 80 แต่ทะเลมีเธน(methane; CH4) และอีเธน(ethane; C2H6) ของไททันมีค่าคงที่ 1.7
นักวิจัยยังตรวจสอบว่าทะเลทั้งสามน่าจะสงบเกือบตลอดเวลาที่คาสสินีบินผ่าน โดยคลื่นบนพื้นผิวไม่เคยสูงกว่า 3.3 มิลลิเมตร อาจมีความขรุขระที่สูงขึ้นเล็กน้อย(5.2 มิลลิเมตร) ในส่วนใกล้ชายฝั่ง, ชะวากแม่น้ำ(estuaries) และช่องแคบระหว่างลุ่มน้ำ(interbasin straits) ซึ่งอาจบ่งชี้ถึงกระแสน้ำขึ้นน้ำลง(tide)
เรายังมีข้อบ่งชี้ว่าแม่น้ำส่งมีเธนล้วนๆ เติมใส่ทะเล Poggiali กล่าว กระทั่งมันไหลลงสู่ทะเลเปิดซึ่งจะอุดมด้วยอีเธนมากขึ้น มันก็เหมือนกับบนโลก เมื่อสายธารน้ำจืดไหลลงและผสมกับน้ำเกลือในมหาสมุทร
โครงสร้างของดวงจันทร์ไททัน
นี่สอดคล้องอย่างดีเยี่ยมกับแบบจำลองอุตุนิยมวิทยาของไททัน ซึ่งได้ทำนายว่า “ฝน” ที่ตกลงจากท้องฟ้าของไททันน่าจะเป็นมีเธนเกือบบริสุทธิ์ แต่ก็มีอิเธนและไฮโดรคาร์บอนอื่นๆ อีกเล็กน้อย Philip Nicholson ผู้เขียนร่วมและศาสตราจารย์สาขาดาราศาสตร์ กล่าว Poggiali บอกว่ากำลังขยายขอบเขตงานสู่ข้อมูลที่คาสสินีสร้งขึ้นตลอด 13 ปีที่ตรวจสอบไททัน มีข้อมูลเป็นภูเขาที่ยังคงรอคอยให้วิเคราะห์อย่างครบถ้วนเพื่อที่จะสร้างการค้นพบได้มากขึ้น นี่ยังเป็นแค่ขั้นแรกเท่านั้น เขากล่าว
ดวงจันทร์ไททันมีชั้นบรรยากาศหมอกสีส้มที่หนาทึบปิดบังพื้นผิวของมันไว้ แต่ใกล้หมอกทึบ จะได้พบพื้นผิวที่ดูคุ้นๆ ไททันมีลมและอากาศ มันมีทะเลทรายที่เต็มไปด้วยสันทราย มีเมฆปุยสีขาวที่ชะอุ่มฝน ฝนตกลงบนภูเขาซึ่งจะไหลลงมาสู่สายธารและรวมกันเป็นแม่น้ำ แม่น้ำไหลต่อสู่ทะเล สร้างดินดอนสามเหลี่ยมปากแม่น้ำที่อุดมด้วยตะกอน ระดับน้ำในทะเลที่ขึ้นลงเป็นฤดูกาลทำให้ปากแม่น้ำสูงขึ้นกลายเป็นชะวาก
แต่ทุกสิ่งที่เอ่ยมา ไม่ได้มีองค์ประกอบในแบบที่เราคุ้นเคย ภูเขาไม่ได้เกิดจากหิน มันเป็นน้ำแข็งชนิดหนึ่งที่แข็งแกร่งมากพอที่จะสะสมเป็นยอดเขาสูงเนื่องจากอุณหภูมิที่ต่ำมาก ฝนของไททันประกอบด้วยมีเธนและไนโตรเจน ไททันมีวัฏจักรมีเธนที่ดูคล้ายวัฏจักรน้ำบนโลก กล่าวคือ ของเหลวหลั่งไหลรวบตัวในทะเลสาบ, ระเหยเป็นไอ และควบแน่นเป็นกลุ่มเมฆ จากนั้นก็ตกลงเป็นหยาดของเหลวเริ่มวัฏจักรอีกครั้ง
วัฏจักรมีเธนบนไททัน
อย่างไรก็ตาม ยังมีความแตกต่างสำคัญ เมื่อแสงอุลตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์ชนกับโมเลกุลมีเธนในชั้นบรรยากาศไททัน จะเกิดปฏิกิริยาเคมีชุดหนึ่งที่สร้างอีเธนขึ้นมา อีเธนหนักกว่ามีเธนหรือไนโตรเจน และมันก็ละลายได้ดีในหยาดมีเธน แต่เมื่ออีเธนตกลงบนภูเขาและไหลไปรวมในทะเลแล้ว มันจะไม่สามารถระเหยได้ จึงคงอยู่ที่นั่น จึงไม่มีวัฎจักรอีเธน
และเนื่องจากไททันเป็นทะเลทรายเกือบทั้งดวง มีแต่เพียงบริเวณใกล้ขั้วที่ค่อนข้างเปียกชื้น ที่เมฆจะรวมตัวกันและตกเป็นหยาดของเหลวในช่วงฤดูร้อนที่ขั้วดวงจันทร์ เช่นเดียวกับบนโลก ในทะเลทรายก็อาจมีฝนตกได้ แต่ก็ไม่ได้พบได้บ่อย แต่เนื่องจากบนไททันมีการหมุนเวียนมีเธน ทฤษฎีทำนายว่ายิ่งพื้นที่ที่เปียกแฉะมากขึ้นใกล้ขั้วมากขึ้น ก็ควรจะมีมีเธนสูงกว่าอีเธนในทะเลมากว่าที่มีในทะเลในพื้นที่ที่แห้งกว่า
ปฏิบัติการคาสสินีสำรวจระบบดาวเสาร์มาตั้งแต่ปี 2004 จนยุติลงในปี 2017 โดยยานพุ่งเข้าสู่ชั้นบรรยากาศดาวเสาร์เพื่อลดการปนเปื้อนดวงจันทร์น้ำแข็งของดาวเสาร์
แหล่งข่าว phys.org : new analysis of Cassini data yields insights into Titan’s seas
space.com : before plunging to its death, NASA’s Cassini spacecraft saw secrets in the seas of Saturn’s moon Titan
skyandtelescope.com : new exploration of Titan’s seas
- 1
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
