تشير أبحاث جديدة إلى أن النيتروجين والميثان يتسربان من نواة تيتان الصخرية إلى السطح، مما يساعد في الحفاظ على غلافه الجوي الكثيف. وقد تساهم هذه النتائج في إلقاء الضوء على الكيمياء الداخلية لأكبر أقمار زحل وإمكانية وجود حياة عليه.
فهم الغلاف الجوي لتيتان
تعاون معهد أبحاث الجنوب الغربي (SwRI) مع مؤسسة كارنيجي للعلوم لإجراء تجارب معملية من شأنها أن تكشف عن كيفية الحفاظ على قمر زحل تيتان لجوائه الفريد الغني بالنيتروجين.
تيتان هو ثاني أكبر قمر في النظام الشمسي والوحيد الذي يمتلك غلافًا جويًا مهمًا.
"على الرغم من أن قطر تيتان لا يتجاوز 40% من قطر الأرض، فإن غلافه الجوي أكثر كثافة بنحو 1.5 مرة من غلاف الأرض، على الرغم من جاذبيته المنخفضة"، كما أوضح الدكتور كيلي ميلر من معهد أبحاث الجنوب الغربي، والمؤلف الرئيسي لورقة بحثية حول هذه النتائج، نُشرت في مجلة Geochimica et Cosmochimica Acta. "إن المشي على تيتان يشبه إلى حد ما الغوص تحت الماء".
منذ اكتشافه عام 1944، تساءل العلماء عن أصل وعمر وتطور الغلاف الجوي لتيتان، والذي يتكون من حوالي 95% من النيتروجين و5% من الميثان.
من أجل فهم الغلاف الجوي الكثيف والمستمر لأكبر أقمار زحل، قام معهد أبحاث الجنوب الغربي ومختبر مؤسسة كارنيجي للعلوم بإنشاء ظروف تحاكي تلك الموجودة في نواة تيتان الصخرية. وفي هذه التجارب، تم تسخين وضغط أنابيب اختبار تحتوي على مواد عضوية، مما أدى إلى إنتاج النيتروجين والميثان - وهما غازان ضروريان للحفاظ على الغلاف الجوي لتيتان.
الائتمان: معهد أبحاث الجنوب الغربي
الدور الحاسم للميثان
ويقول ميلر: "إن وجود غاز الميثان أمر بالغ الأهمية لوجود الغلاف الجوي لتيتان". "يختفي الميثان من خلال التفاعلات التي يسببها ضوء الشمس، وسيختفي خلال حوالي 30 مليون سنة، وبعد ذلك يتجمد الغلاف الجوي على الأرض. ويعتقد العلماء أنه لا بد من وجود مصدر داخلي يجدد مخزون الميثان، وإلا فإن العمر الجيولوجي للغلاف الجوي سيكون قصيرًا."
وكان ميلر أيضًا المؤلف الرئيسي لورقة بحثية نُشرت عام 2019 في مجلة Astrophysical Journal والتي اقترحت نموذجًا نظريًا يصف كيف تطور الغلاف الجوي وتجدد بمرور الوقت. وبحسب نظرية المقال، تسخن كميات كبيرة من المواد العضوية المعقدة للغاية داخل الجزء الداخلي الصخري من تيتان، مما يؤدي إلى إطلاق النيتروجين بالإضافة إلى الغازات الكربونية مثل الميثان. يتسرب الغاز إلى سطح الأرض، حيث يشكل حوله غلافًا جويًا كثيفًا. وتدعم هذه النظرية تجارب حديثة تم فيها تسخين مواد عضوية إلى درجات حرارة تتراوح بين 250 و500 درجة مئوية عند ضغوط تصل إلى 10 كيلوبار، وذلك لمحاكاة الظروف داخل تيتان. أنتجت التجارب غازات كربونية مثل ثاني أكسيد الكربون والميثان بكميات كافية للمساعدة في تغذية خزان الغلاف الجوي لتيتان.
أدلة داعمة من التجارب
وتستند الورقة البحثية إلى حد كبير على البيانات المستمدة من مهمة المركبة الفضائية كاسيني-هويجنز، التي انطلقت في عام 1997 واستكشفت نظام زحل من عام 2004 إلى عام 2017. وتخطط ناسا لإطلاق مهمتها التالية إلى نظام زحل، بمركبة فضائية تسمى دراغون فلاي. وستشمل هذه المركبة طائرة رباعية المراوح مصممة لمسح تيتان عن قرب والتحقيق فيما إذا كانت بيئات تيتان يمكن أن تدعم الحياة على الإطلاق. وتتمثل مهمة ميلر التالية في العمل مع فريق بحثي عالمي سيحقق في إمكانات دعم الحياة في المحيط السائل تحت السطح.
الغلاف الجوي الكثيف لتيتان
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
