هل خلقت الانفجارات تحت الأرض بحيرات تايتان؟

مفهوم الفنان لبحيرة في القطب الشمالي لقمر تيتان زحل الكبير. توضح هذه الصورة الحافات المرتفعة والميزات الشبيهة بالركيزة التي تشاهدها مركبة الفضاء كاسيني التابعة لناسا حول بعض بحيرات تايتان. يعتقد العلماء أن هذه الميزات قد تشير إلى حدوث انفجارات تحت الأرض ، والتي قطعت قاع البحيرة منذ فترة طويلة. الصورة عبر وكالة ناسا / JPL-Caltech.

خلال 13 عامًا من التدقيق في كوكب زحل وأقماره ، نفذت مركبة الفضاء كاسيني العشرات من flybys القريبة من أكبر تيتان في النظام. لقد وجد أن Titan لديه دورة تشبه دورة المياه إلى حد كبير ، مع نوع من "المطر" ، على الرغم من أن مطر Titan يتكون من الميثان السائل والمركبات العضوية الأخرى ، وليس الماء. كشفت كاسيني أيضًا أن أمطار تايتان الميثانية قد ملأت أحواضًا على سطحها ، بحيث يكون هذا القمر المتجمد هو العالم الوحيد في نظامنا الشمسي ، إلى جانب الأرض ، المعروف أن له بحيرات سطحية وبحار مستقرة (وإن لم تكن مصنوعة من الماء). هذا الأسبوع ، باستخدام بيانات الرادار من Cassini ، نشر العلماء سيناريو جديدًا لشرح السبب في أن بعض البحيرات المليئة بالميثان في Titan محاطة بحافات شديدة الارتفاع يصل ارتفاعها إلى مئات الأقدام. وتشير النماذج إلى أن انفجارات النيتروجين الناتجة عن ارتفاع درجات الحرارة أوجدت أحواض البحيرة في قشرة القمر.

نُشر العمل الجديد في 9 سبتمبر 2019 ، في مجلة Nature Geoscience التي راجعها النظراء.

تشير الدراسة إلى أن بعض بحيرات تايتان الأصغر - على بعد عشرات الأميال فقط - ربما تكونت عندما تكون جيوب النيتروجين السائل في قشرة تيتان شديدة الحرارة ، فتتحول إلى غاز متفجر ينفجر في فوهات ، مملوءة بعد ذلك بالميثان السائل. شارك في تأليف الدراسة الجديدة جوزيبي ميتري من جامعة جي دانيونزيو الإيطالية وجوناثان لونين من جامعة كورنيل في إيثاكا بنيويورك. وقالوا إن نظريتهم تفسر سبب ظهور بعض البحيرات الأصغر قرب القطب الشمالي لتيتان ، مثل وينيبيغ لاكوس ، في التصوير بالرادار ولديها مثل هذه الحافات شديدة الانحدار. وقال الحافات ، بيانهم:

... برج فوق [تيتان] مستوى سطح البحر.

انقر هنا للحصول على خريطة كبيرة للبحيرات والبحار القطبية الشمالية في تيتان

منظر أشعة تحت الحمراء للبحار والبحيرات في نصف الكرة الشمالي من تيتان ، الذي التقطته كاسيني في عام 2014. يمكن رؤية أشعة الشمس وهي تتلألأ قبالة الجزء الجنوبي من أكبر بحر في تيتان ، كراكن ماري. الصورة عبر وكالة ناسا / JPL-Caltech / جامعة أريزونا / جامعة أيداهو.

من الصعب شرح الحافات المتشابكة حول بعض بحيرات تايتان الصغيرة مع الطرز الأخرى. تُظهر معظم النماذج البديلة لتشكيل البحيرة على تيتان الميثان السائل الذي يذوب الأساس الجليدي للقمر والمركبات العضوية الصلبة ، ويحفر الخزانات التي تملأ بالسائل. على الأرض ، تُعرف المسطحات المائية التي تكونت بالمثل ، بحل الحجر الجيري المحيط ، باسم البحيرات الكارستية. في تيتان ، قد يفسر هذا النموذج الكارستي بعض من بحيرات تايتان - تلك ذات الحدود الحادة - لكن ، كما يعتقد متري ولونين ، لا يفسرها جميعًا. متري علق في بيان:

... لم نعثر على أي تفسير يتلاءم مع حوض بحيرة كارستية. في الواقع ، كان التشكل أكثر اتساقًا مع فوهة الانفجار ، حيث يتم تشكيل الحافة بواسطة المادة المقذوفة من داخل الحفرة. انها عملية مختلفة تماما.

وأوضح بيانهم كذلك:

على مدار نصف مليار عام أو مليار عام على تيتان ، كان الميثان في الغلاف الجوي بمثابة غاز دفيئة ، مما أبقى القمر دافئًا نسبيًا - رغم أنه لا يزال باردًا وفقًا لمعايير الأرض. لطالما اعتقد العلماء أن القمر قد مر بعصر التبريد والاحترار ، حيث أن الميثان ينضب بسبب الكيمياء التي تعمل بالطاقة الشمسية ثم يعاد تزويده.

في الفترات الباردة ، سيطر النيتروجين على الغلاف الجوي ، ممطرًا وركوب الدراجات عبر القشرة الجليدية لجمعها في برك أسفل السطح ...

هكذا قال جوناثان لونين:

هذه البحيرات ذات الحواف الحادة والأسوار والحافات المرتفعة ستكون علامة على فترات من تاريخ تايتان عندما كان هناك نيتروجين سائل على السطح وفي القشرة.

وأضاف أنه حتى الاحترار الموضعي كان يكفي لتحويل النيتروجين السائل إلى بخار ، مما يؤدي إلى تمدده بسرعة وتفجير فوهة البركان.

لذلك ، يبدو أن الدراسات القائمة على بيانات المركبة الفضائية كاسيني تستمر في الظهور ، على الرغم من أن كاسيني نفسها أحترقت في جو زحل ، منهية مدارها الذي استمر 13 عامًا حول الكوكب ، في عام 2017. ويقول العلماء ، إنهم لا يتوقعون التنقيب عن بيانات كاسيني تنتهي في أي وقت قريب. علقت ليندا سبيلكر من عالم مشروع كاسيني في JPL:

هذا تفسير مختلف تمامًا للأطراف الحادة حول تلك البحيرات الصغيرة ، والتي كانت بمثابة لغز هائل. مع استمرار العلماء في استخراج كنز بيانات Cassini ، سنواصل تجميع المزيد والمزيد من أجزاء اللغز معًا. خلال العقود القادمة ، سنتوصل إلى فهم نظام Saturn بشكل أفضل وأفضل.

التقطت Cassini صورة Saturn بقمرها الكبير ، Titan ، في 29 أغسطس 2012. الصورة عبر NASA / JPL-Caltech / SSI. تريد أن ترى المزيد من الصور؟ جرب هذه المجموعة من الصور الأكثر إلهاما وجمالا وتاريخيا من Cassini ، من Vox.

الخلاصة: تشير دراسة جديدة إلى أن الحافات العالية الشبيهة بالرافعة حول بعض البحيرات الأصغر في تيتان قد تكون ناجمة عن انفجارات النيتروجين الدافئ.

المصدر: من المحتمل أن يكون فوهة الانفجار من أحواض البحيرة الصغيرة ذات الحافات المرتفعة على تيتان

عبر ناسا / JPL-Caltech