The Blog

Ακίνητη, σαν μια ζωγραφισμένη θάλασσα: Το μυστήριο των ασάλευτων υδάτων

Θα μπορούσε αυτή η απουσία κυμάτων να σημαίνει οτι οι θάλασσες στον Τιτάνα είναι παγωμένες; «Αυτό είναι απίθανο», λέει ο Άλεξ Χέις, επίκουρος καθηγητής αστρονομίας στο πανεπιστήμιο του Κορνέλλ της Νέας Υόρκης, και συμμετέχων επιστήμονας στην αποστολή Κασσίνι, «γιατί παρατηρούμε ενδείξεις βροχόπτωσης και επιφανειακές θερμοκρασίες οι οποίες είναι μεγαλύτερες από το σημείο τήξης του μεθανίου». Μια καινούρια μελέτη από τον Χέις και τους συνεργάτες του νωρίτερα μέσα στη χρονιά, επιβεβαιώνει την προηγούμενη μελέτη του Λόρενς, δείχνοντας οτι άνεμοι με ταχύτητες όχι μεγαλύτερες των 2-3 χιλιομέτρων την ώρα, θα ήταν αρκετοί για τον σχηματισμό κυμάτων.
Αυτή η δημοσίευση αναρτήθηκε στην κλειστή πλέον Πλατφόρμα Αρθρογράφου Huffpost. Οι συνεργάτες αρθρογράφοι έχουν τον έλεγχο της δουλειάς τους και αναρτούσαν δημοσιεύσεις ελεύθερα στον ιστότοπό μας. Εάν θεωρείτε πως πρέπει να επισημάνετε αυτήν την καταχώριση ως καταχρηστική, στείλτε μας ένα e-mail.

«Μέρα μετά τη μέρα, μέρα μετά τη μέρα

δεν αντικρίζαμε ούτε πνοή ούτε κίνηση

Ακίνητοι σαν ένα ζωγραφισμένο καράβι

πάνω σε μια ζωγραφισμένη θάλασσα

Νερό, νερό παντού, και όλες οι σανίδες μαζέψανε

Νερό, νερό παντού, και καμία σταγόνα πουθενά

για να πιούμε!»

Σάμιουελ Τέυλορ Κόλριτζ, «Το Ρίμα Του Αρχαίου Ναυτικού», 1798

Καλλιτεχνική αναπαράσταση της επιφάνειας του Τιτάνα. Image Credit: NASA

Είναι δύσκολο να φανταστούμε την αντίδραση του Άγγλου ποιητή Σάμιουελ Τέυλορ Κόλριτζ, αν μάθαινε κατά την διάρκεια της συγγραφής του διάσημου ποιήματός του, οτι ένα από τα φεγγάρια του Κρόνου, ο Τιτάνας, διέθετε μεγάλες υδάτινες εκτάσεις στην επιφάνειά του, όπως π.χ λίμνες και θάλασσες. Παρόλο που οι φανταστικοί ναυτικοί του Κόλριτζ στην πραγματικότητα δεν θα μπορούσαν να πλεύσουν σε αυτές τις θάλασσες ή να πιουν από τα νερά τους, οι θάλασσες αυτές εμφανίζουν παρόμοια χαρακτηριστικά με τις γήινες θάλασσες του Κόλριτζ: Είναι ακίνητες και ακύματες. Και οι πλανητικοί επιστήμονες αναρωτιούνται το γιατί.

Ο Τιτάνας είναι ένας από τους κόσμους του Ηλιακού Συστήματος που μοιάζει με τη Γη περισσότερο από κάθε άλλον - ένα φεγγάρι στο μέγεθος πλανήτη, καλυμένο με μια πυκνή και αδιαφανή ατμόσφαιρα, έναν υδρολογικό κύκλο παρόμοιο με της Γης, και που διαθέτει εποχές, σύννεφα, μικρά βουνά, μακριά ποτάμια, αμμόλοφους, πέτρες, λίμνες και θάλασσες.

Ταυτόχρονα όμως, ο Τιτάνας είναι άλλο τόσο ένα εξωγήινο μέρος... Η ατμόσφαιρά του αποτελείται κατά το μεγαλύτερο μέρος από άζωτο και μεθάνιο χωρίς ίχνος σχεδόν ελεύθερου οξυγόνου, οι αμμόλοφοί του αποτελούνται από ανθρακικές ενώσεις πλούσιες σε άζωτο, οι πέτρες αποτελούνται από παγωμένο νερό σκληρό σαν γρανίτης, και ο υδρολογικός του κύκλος είναι βασισμένος στο μεθάνιο. Υδρογονάνθρακες όπως το μεθάνιο και το αιθάνιο βρίσκονται σε αέρια κατάσταση στη Γη, - περισσότερο γνωστοί σαν «φυσικό αέριο» - αλλά στον Τιτάνα βρίσκονται σε υγρή μορφή, λόγω των πολύ χαμηλών θερμοκρασιών που επικρατούν εκεί. Όντως, έχοντας μια επιφανειακή θερμοκρασία της τάξης των -179 βαθμών Κελσίου, ο Τιτάνας δύσκολα θα μπορούσε να χαρακτηριστεί σαν ένα φιλόξενο μέρος. Παρ' όλα αυτά, ο Τιτάνας είναι ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα του γεγονότος οτι οι δυνάμεις και οι διαδικασίες που διαμορφώνουν τους πλανήτες, απαντώνται παντού στο Σύμπαν.

Καλλιτεχνική αναπαράσταση του υδρολογικού κύκλου στον Τιτάνα. Image Credit: Laboratory for Atmospheric and Space Physics, University of Colorado Boulder

Μία από τις πιο συναρπαστικές ανακαλύψεις της διαστημοσυσκευής Κασσίνι-Χόυγκενς, ήταν χωρίς αμφιβολία η ύπαρξη λιμνών και θαλασσών στον Τιτάνα. Παρόλο που η πιθανότητα της ύπαρξής τους είχε υπαινιχθεί κατά τη διάρκεια των κοντινών περασμάτων των διαστημικών σκαφών Voyager στις αρχές της δεκαετίας του 1980, οι πλανητικοί επιστήμονες έπρεπε να περιμένουν για την άφιξη του Κασσίνι σε τροχιά γύρω από τον Κρόνο, το 2004 για να έχουν τα πρώτα οριστικά δεδομένα. Οι υπέροχες φωτογραφίες του σκάφους καθόδου Χόυγκενς κατά την κάθοδο και προσγείωσή του στην επιφάνεια του Τιτάνα το 2005 και η μεταγενέστερη χαρτογράφηση με ραντάρ από το Κασσίνι, αποκάλυψαν έναν υδάτινο κόσμο. Και όπως είναι ο κανόνας στην διαστημική εξερεύνηση, συναρπαστικές ανακαλύψεις συχνά εγείρουν ακόμα περισσότερα ερωτηματικά. Ένα απ' αυτά έχει να κάνει με την φαινόμενη άπνοια των θαλασσών του Τιτάνα.

Παρόλο που το Cassini έχει κάνει 95 κοντινά περάσματα από τον Τιτάνα μέχρι στιγμής, εξετάζοντας το φεγγάρι με το ραντάρ του και τον Φασματογράφο Χαρτογράφησης στο Ορατό και Υπέρυθρο (Visible and Infrared Mapping Spectrometer), με ακρίβεια χιλιοστού, δεν ανίχνευσε κανέναν κυματισμό στις θάλασσες του φεγγαριού. Οι επιφάνειες των θαλασσών φαίνονται να είναι λείες και επίπεδες σαν καθρέφτες. Και οι πλανητικοί επιστήμονες προσπαθούν να λύσουν το μυστήριο.

Μια εξήγηση που προτάθηκε, ήταν η πιθανή απουσία ανέμων. Όμως άνεμοι έχουν παρατηρηθεί στον Τιτάνα, που προκαλούνται εν μέρει από τις παλιρροιακές δυνάμεις του γειτονικού Κρόνου. Αυτοί οι άνεμοι, παράλληλα με την ντόπια βροχή μεθανίου, είναι υπεύθυνοι για τον συνεχόμενο ανασχηματισμό των αμμόλοφων του Τιτάνα, οι οποίοι είναι τεράστιοι σχηματισμοί που διατρέχουν τις ισημερινές περιοχές του φεγγαριού για εκατοντάδες χιλιόμετρα. Επιπρόσθετα, η επίδραση των ανέμων ενισχύεται από την χαμηλή βαρύτητα του φεγγαριού. Όντως, λόγω της χαμηλότερης μάζας και πυκνότητάς του, η βαρύτητα στην επιφάνεια του Τιτάνα είναι το 1/7 της γήινης - λίγο μικρότερη από της Σελήνης. Σε αυτό το περιβάλλον χαμηλής βαρύτητας, οι άνεμοι βρίσκουν μικρή αντίσταση καθως φυσούν πάνω από αυτά τα τοπία, με αποτέλεσμα να καλύπτουν ακόμα μεγαλύτερες αποστάσεις.

Μια ψευδοχρωματική φωτογραφία από το ραντάρ του Κασσίνι της Ligeia Mare, μίας από τις μεγαλύτερες θάλασσες στον βόρειο πόλο του Τιτάνα. Οι διαστάσεις της είναι 420 επί 350 χιλιόμετρα, με ακτογραμμές που εκτείνονται για πάνω από 3.000 χιλιόμετρα. Image Credit: NASA/JPL-Caltech/ASI/Cornell

Μια άλλη εξήγηση είναι οτι οι άνεμοι δεν είναι αρκετά ισχυροί για να σηκώσουν κύματα. Όμως, έχοντας μια χημική σύσταση αποτελούμενη από μεθάνιο και αιθάνιο (ενώσεις οι οποίες σε υγρή μορφή έχουν ιξώδες χαμηλότερο από του νερού), οι θάλασσες του Τιτάνα θα έπρεπε να σάλευαν με την παραμικρή αύρα. Υπολογισμοί που δημοσιεύτηκαν το 2010 από τον Ραλφ Λόρενζ, πλανητικό επιστήμονα που συνεργάστηκε με την Ευρωπαϊκή Διαστημική Υπηρεσία στον σχεδιασμό της εξερευνητικής ακάτου Χόυγκενς, δείχνουν οτι άνεμοι με ταχύτητα 1-2 μέτρων το δευτερόλεπτο, θα ήταν αρκετοί για τον σχηματισμό κυμάτων.

Θα μπορούσε αυτή η απουσία κυμάτων να σημαίνει οτι οι θάλασσες στον Τιτάνα είναι παγωμένες; «Αυτό είναι απίθανο», λέει ο Άλεξ Χέις, επίκουρος καθηγητής αστρονομίας στο πανεπιστήμιο του Κορνέλλ της Νέας Υόρκης, και συμμετέχων επιστήμονας στην αποστολή Κασσίνι, «γιατί παρατηρούμε ενδείξεις βροχόπτωσης και επιφανειακές θερμοκρασίες οι οποίες είναι μεγαλύτερες από το σημείο τήξης του μεθανίου». Μια καινούρια μελέτη από τον Χέις και τους συνεργάτες του νωρίτερα μέσα στη χρονιά, επιβεβαιώνει την προηγούμενη μελέτη του Λόρενς, δείχνοντας οτι άνεμοι με ταχύτητες όχι μεγαλύτερες των 2-3 χιλιομέτρων την ώρα, θα ήταν αρκετοί για τον σχηματισμό κυμάτων. Είναι πιθανόν οι θάλασσες στον Τιτάνα να μοιάζουν με ασφαλτόλακκους εδώ στη Γη, σύμφωνα με μια άλλη υπόθεση. Αυτό θα έκανε τις θάλασσες να έχουν πολύ αντίσταση σε οποαδήποτε κίνηση προκαλείτο από τους ανέμους. «Δεν μπορούμε ακόμα να αποκλείσουμε αυτή την πιθανότητα», λέει ο Χέις.

Το μυστήριο των ακύματων θαλασσών του Τιτάνα είναι πάρα πολύ ενδιαφέρον, για τον απλό λόγο οτι η επίλυσή του θα έριχνε φως στις διεργασίες ενός πραγματικά εξωγήινου περιβάλλοντος. Και αυτή η γνώση θα μπορούσε να βοηθήσει τους αστρονόμους και πλανητικούς επιστήμονες, όχι μόνο να κατανοήσουν τα καιρικά φαινόμενα στους μακρινούς εξωηλιακούς πλανήτες, αλλά και να κατανοήσουν τις διεργασίες που έλαβαν χώρα στις πρώιμη Γη επίσης.

Ένα φωτογραφικό μοντάζ από διαφορετικές πλανητικές επιφάνειες. Η εξερεύνηση του Τιτάνα, μας δείχνει οτι οι δυνάμεις που διαμορφώνουν τους πλανήτες είναι κοινές σε ολόκληρο το Ηλιακό Σύστημα, και κατανοώντας αυτές τις διεργασίες, μπορεί να μας βοηθήσει να κατανοήσουμε τις συνθήκες και στους μακρινούς εξωηλιακούς πλανήτες επίσης. Image Credit: NASA/ESA/Mike Malaska

Ο μόνος τρόπος για να επιλύσουμε αυτό το μυστήριο, θα ήταν να ξαναπάμε εκεί στον Τιτάνα και να μελετήσουμε τις θάλασσές του από κοντά. Αυτός ήταν και ο στόχος της αποστολής Titan Mare Explorer (Θαλάσσιος Εξερευνητής του Τιτάνα), μιας αποστολής χαμηλού προϋπολογισμού που είχε μελετήσει και σχεδίαζε η NASA, αλλά η οποία δεν επιλέχθηκε τελικά για περαιτέρω ανάπτυξη. Δυστυχώς, οι προοπτικές για περισσότερες απόστολές στον Τιτάνα στο άμεσο μέλλον δεν είναι ευοίωνες επίσης, λόγω των τρεχώντων οικονομικών δυσχερειών της ομοσπονδιακής αμερικάνικης κυβέρνησης και των περικοπών στα κονδύλια που διατίθενται για την πλανητική εξερεύνηση.

Παρόμοια νέα στο ίδιο μήκος κύματος, λόγω έλλειψης πόρων, όσον αφορά την ανάπτυξη του Προγράμματος Εξελιγμένων Συστημάτων Ραδιοισοτόπων της NASA, που είχε στόχο την κατασκευή καινούριων πηγών ηλεκτρικής ενέργειας για διαστημικές αποστολές μακριά από τον Ήλιο, στο εξωτερικό Ηλιακό Σύστημα. Αυτές οι πηγές θα βασίζονταν στο ραδιενεργό στοιχείο πλουτώνιο-238 για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.

Παρόλο που οι Ηνωμένες Πολιτείες επανεκκίνησαν την παραγωγή καινούριου πλουτωνίου-238, τα παραγόμενα αποθέματα για διαστημικές αποστολές αναμένεται να είναι πολύ περιορισμένα, και όχι διαθέσιμα πριν από το τέλος της δεκαετίας. Αυτό σημάινει οτι οι διαστημικές αποστολές προς το εξωτερικό Ηλιακό Σύστημα, θα είναι πολύ σποραδικές και ελάχιστες. Με αποκαρδιωτικά νέα σαν κι αυτά, και με την οικονομική κατάσταση να μην μοιάζει να αλλάζει στο άμεσο μέλλον, είναι όλο και πιο πιθανό να περάσει μια ολόκληρη γενιά πριν η ανθρωπότητα καταφέρει να ξαναβάλει πλώρη προς τον Τιτάνα και πιο πέρα απ'αυτόν στο υπόλοιπο εξωτερικό Ηλιακό Σύστημα.