علت فرار بزرگ‌ترین قمر زحل چیست؟

تیتان، بزرگ‌ترین قمر همان زحل است که در فاصله ۱٫۲ میلیارد کیلومتری از خورشید واقع شده است. تیتان از نظر سرعت بسیار کندتر از زمین به دور خود می‌چرخد، به طوری که یک روز تیتان حدود ۱۶ روز زمین محسوب می‌شود. این قمر از نظر میزان جرم، یازدهمین جسم پرجرم در سامانه خورشیدی به شمار می‌رود و دارای رودخانه و دریا‌هایی با هیدروکربن‌های مایع نظیر متان و اتان است که زیر آنها پوسته ضخیمی از یخ وجود دارد و به احتمال زیاد زیر این پوسته یخی اقیانوس با آب مایع وجود دارد کهاحتمال می‌رود این اقیانوس قابلیت پشتیبانی از حیات را داشته باشد.

دهه‌ها اندازه‌گیری و محاسبه نشان داده است که چرخش تیتان به دور زحل در حال افزایش است؛ به این معنا که این قمر با سرعتی ۱۰۰ برابر بیشتر از سرعت پیش‌بینی شده، در حال دور شدن از زحل است. بر اساس تحقیقات، تیتان در نزدیکی به وجود آمده بود و بعد‌ها (در طی ۴.۵ میلیارد سال) به فاصله ۱.۲ میلیون کیلومتری کوچ کرد.

طبق گفته محققان اقماری مثل تیتان یا کالیستو قمر مشتری در فاصله اوربیتالی مشابهی که هم اکنون دیده می‌شود، به وجود آمده‌اند. این اتفاق نشان می‌دهد که سامانه قمری زحل و احتمالا حلقه‌های آن به شکل پویاتری شکل گرفته و تکامل یافته‌اند.

برای درک این موضوع باید گفت، قمر زمین نیروی کشش گرانشی کوچکی به زمین وارد می‌کند و این امرموجب می شود تا جزر و مد رخ دهد که فرایند‌های اصطکاکی درون زمین، بخشی از انرژی حاصل از جزر و مد را به گرما تبدیل می کند و میدان مغناطیسی زمین دچار انحراف می‌شود به طوری که ماه را به سمت مدار هدایت می‌کند. این عمل باعث می‌شود ماه انرژی بگیرد و به تدریج از زمین دور شود؛ یعنی هر ساله حدود ۳.۸ سانتی‌متر از زمین دور می‌شود. این فرایند به طور تدریجی اتفاق می‌افتد.البته باید به این نکته توجه داشته باشید که زمین ماه خود را از دست نخواهد داد. این دو جرم سماوی حدود شش میلیارد سال آینده توسط خورشید بلعیده شده و از بین خواهند رفت.

تیتان نیروی مشابهی را به زحل وارد می‌کند، اما فرایند‌های اصطکاکی درون زحل معمولاً ضعیف‌تر از فرایند‌های موجود در زمین است که دلیل آن را به ترکیب گازی زحل نسبت می‌دهند. نظریه‌های استاندارد پیش‌بینی می‌کنند که به دلیل فاصله تیتان از زحل، این قمر باید با آهنگ ضعیفِ ۰.۱ سانتی‌متر در هر سال از سیاره دور شود. اما نتایج جدیدی که به دست آمده، با یافته همخوانی ندارد. در مقاله‌ای که بتازگی منتشر شده، دو تیم از محققان که هر کدام از روش متفاوتی برای اندازه‌گیری چرخش تیتان در طی بازه زمانی ۱۰ ساله استفاده کردند.

یکی از روش‌ها که اخترسنجی نام دارد، موقعیت تیتان را نسبت به ستاره‌های زمینه‌ای در تصاویر حاصل از فضاپیمای کاسینی به خوبی اندازه گرفت. روش دیگر که رادیومتری نام دارد، سرعت کاسینی را در هنگامی که تحت تاثیر نیروی گرانشی تیتان قرار گرفته بود، اندازه گرفت. والری لینی، محقق در رصدخانه پاریس و استاد دانشگاه گفت: ما با استفاده از دو مجموعه داده کاملا مستقل و دو روش تحللی متفاوت به نتایجی دست یافتیم که مطابقت کامل با یکدیگر دارند.

افزون بر این، نتایج بدست آمده مطابقت کاملی با نظریه پیشنهاد شده در سال ۲۰۱۶ دارد. فولر که این نظریه را به پیش کشیده بود، پیش‌بینی کرد که سرعت کوچ تیتان بسیار سریع‌تر از مقداری است که نظریه‌های استاندارد تخمین زده‌اند. او در نظریه خود اعلام می‌کند که انتظار می‌رود تیتان با توجه به نیروی گرانشی خود می‌تواند زحل را به حالت نوسان قوی در آورد؛ این فرایند نیروی جزر و مدی «قفل شدگی رزرونانسی» نام دارد. فولر این پیشنهاد را مطرح کرد که نوسان بالای زحل باعث اتلاف بخش زیادی از انرژی این سیاره خواهد شد. این عامل باعث خواهد شد تیتان با سرعتی بیشتر از آنچه در پیش‌بینی‌ها آمده است، از زحل دور شود. مشاهدات حاکی از آن بود که تیتان هر ساله ۱۱ سانتی‌متر از زحل دور می‌شود.

منبع: باشگاه خبرنگاران جوان

24