Rağmen Cassini orbiter misyonunu 15 Eylül 2017'de sona erdirdi, Satürn ve en büyük ayı Titan'da topladığı veriler hayret ve şaşkınlıkla devam ediyor. Satürn'ün yörüngesinde harcadığı ve uydularının sinekliklerini yürüttüğü on üç yıl boyunca, prob, Titan’ın atmosferi, yüzeyi, metan gölleri ve bilim adamlarının gözetlemeye devam ettiği zengin organik çevre hakkında zengin bir veri topladı.
Örneğin, Titan'da doğada organik gibi görünen ve yapısı ve kökenleri bir sır olarak kalan gizemli “kum tepeleri” meselesi var. Bu gizemleri ele almak için, John Hopkins Üniversitesi'nden (JHU) bir bilim adamı ekibi ve araştırma şirketi Nanomechanics yakın zamanda Titan’ın kumulları üzerinde bir çalışma yürüttü ve muhtemelen Titan’ın ekvatoral bölgelerinde kurdukları sonucuna vardı.
“Titan Kum Nereden Geliyor: Titan Kum Adaylarının Mekanik Özelliklerinden Anlayış” adlı çalışmaları, kısa süre önce çevrimiçi olarak ortaya çıktı ve Jeofizik Araştırmaları Dergisi: Gezegenler. Çalışma, JHU'daki Dünya ve Gezegen Bilimleri Bölümü (EPS) ile yüksek lisans öğrencisi olan Xinting Yu tarafından yönetildi ve Bryan Crawford tarafından sağlanan destekle EPS Yardımcı Doçentler Sarah Horst (Yu'nun danışmanı) Chao He ve Patricia McGuiggan'ı içeriyordu. Nanomekanik A.Ş.
Onu yıkmak için Titan’ın kum tepeleri aslında Cassini adlı ekvator yakınındaki Shangri-La bölgesinde radar aletleri. Probun elde ettiği görüntüler, Dünya'da bulunanlara benzer rüzgarla silinen kum tepelerine benzeyen uzun, doğrusal karanlık çizgiler gösterdi. Keşiflerinden bu yana bilim adamları, Titan'ın atmosferinden yüzeye yerleşen hidrokarbon tanelerinden oluştuğunu teorize ettiler.
Geçmişte, bilim adamları Titan’ın metan göllerinin çevresindeki kuzey bölgelerinde oluştuğunu ve ayın rüzgarları ile ekvatoral bölgeye dağıldıklarını tahmin ettiler. Ancak bu tahılların gerçekte nereden geldiği ve bu kumul benzeri oluşumlarda nasıl dağıldıkları bir sır olarak kaldı. Ancak Yu, Space Magazine'e e-posta yoluyla açıkladığı gibi, bu kumulları gizemli kılan şeylerin sadece bir kısmı:
“İlk olarak, hiç kimse Cassini-Huygens görevinden önce Titan'da kum tepeleri görmeyi beklemiyordu, çünkü küresel sirkülasyon modelleri Titan'daki rüzgar hızlarını kum tepecikleri oluşturmak için malzemeleri üfleyemeyecek kadar zayıf. Ancak, Cassini aracılığıyla Titan'ın ekvatoral bölgelerinin neredeyse% 30'unu kapsayan geniş doğrusal kumul alanları gördük!
“İkincisi, Titan kumlarının nasıl oluştuğundan emin değiliz. Titan'daki kumul malzemeler Dünyadakilerden tamamen farklıdır. Dünya üzerinde kumul malzemeleri esas olarak silikat kayalarından ayrışan silikat kum parçalarıdır. Titan'da kumul malzemeleri, atmosferde fotokimya tarafından oluşturulan ve yere düşen karmaşık organiklerdir. Çalışmalar, kumul parçacıklarının oldukça büyük (en az 100 mikron) olduğunu gösterirken, fotokimya ile oluşturulan organik parçacıklar yüzeye yakın (sadece yaklaşık 1 mikron) hala oldukça küçüktür. Bu nedenle, küçük organik parçacıkların büyük kumul parçacıklarına nasıl dönüştürüldüğünden emin değiliz (tek bir kum parçacığı oluşturmak için bir milyon küçük organik parçacığa ihtiyacınız var!)
“Üçüncüsü, kumul parçacıklarını oluşturmak için atmosferdeki organik parçacıkların nerede büyüdüğünü de bilmiyoruz. Bazı bilim adamları bu parçacıkların kumul parçacıklarını oluşturmak için her yerde işlenebileceğini düşünürken, diğer bazı araştırmacılar oluşumlarının şu anda sadece kutup bölgelerinde bulunan Titan’ın sıvılarıyla (metan ve etan) ilgili olması gerektiğine inanıyorlar. ”
Buna ışık tutmak için Yu ve meslektaşları, hem karasal hem de buzlu bedenlerde taşınan malzemeleri simüle etmek için bir dizi deney yaptılar. Bu, silikat sahil kumu, karbonat kumu ve beyaz gyspum kumu gibi birkaç doğal Dünya kumunun kullanılmasından oluşuyordu. Titan'da bulunan çeşit malzemeleri simüle etmek için UV radyasyonuna maruz kalan metan molekülleri olan laboratuvarda üretilen tholinler kullandılar.
Titanların üretimi, Titan'da yaygın olan organik aerosol türlerini ve fotokimya koşullarını yeniden oluşturmak için özel olarak gerçekleştirildi. Bu, Johns Hopkins Üniversitesi'nde Gezegensel HAZE Araştırma (PHAZER) deney sistemi kullanılarak yapıldı - Baş Araştırmacının Sarah Horst olduğu. Son adım, simüle edilmiş kumların ve thollerin mekanik özelliklerini incelemek için bir nano-tanımlama tekniği (Nanometrics Inc.'den Bryan Crawford tarafından denetlenmektedir) kullanmaktı.
Bu, hareketliliklerini belirlemek ve aynı kalıplarda dağıtıp dağıtılamayacaklarını görmek için kum simülatörlerinin ve tholininlerin bir rüzgar tüneline yerleştirilmesinden oluşuyordu. Yu'nun açıkladığı gibi:
“Çalışmanın arkasındaki motivasyon üçüncü gizemi yanıtlamaya çalışmak. Kumul malzemeleri Titan'ın kutup bölgelerinde bulunan sıvılarla işlenirse, kutuplardan tepelerin çoğunun bulunduğu Ekvator bölgelerine taşınacak kadar güçlü olmaları gerekir. Bununla birlikte, laboratuarda ürettiğimiz tholinler son derece düşük miktarlardadır: ürettiğimiz tholin filminin kalınlığı sadece 1 mikron, insan saçı kalınlığının yaklaşık 1 / 10-1 / 100'üdür. Bununla başa çıkmak için, ölçümleri yapmak için nanoindentasyon adı verilen çok ilginç ve hassas bir nano ölçekli teknik kullandık. Üretilen girintilerin ve çatlakların hepsi nanometre ölçeklerinde olmasına rağmen, Young'ın modülü (sertlik göstergesi), nanoindentasyon sertliği (sertlik) ve kırık tokluğu (kırılganlık göstergesi) gibi ince özellikleri ince filmin kesin olarak belirleyebiliriz. ”
Sonunda ekip, Titan'da bulunan organik moleküllerin Dünya üzerindeki en yumuşak kumlara kıyasla çok daha yumuşak ve daha kırılgan olduğunu belirledi. Basitçe söylemek gerekirse, ürettikleri tholinler, Titan’ın kuzey metan gölleri ve ekvatoral bölge arasındaki muazzam mesafeyi geçecek güce sahip görünmüyordu. Bundan Titan üzerindeki organik kumların bulundukları yerin yakınında oluştuğu sonucuna vardılar.
Yu, “Ve oluşumları Titan'daki sıvıları içermeyebilir, çünkü bu, Titan'ın kutuplarından ekvatora kadar 2000 kilometreden fazla büyük bir ulaşım mesafesi gerektirecektir.” “Yumuşak ve kırılgan organik parçacıklar ekvatora ulaşmadan önce toza öğütülecekti. Çalışmamız tamamen farklı bir yöntem kullandı ve Cassini gözlemlerinden çıkarılan bazı sonuçları pekiştirdi. ”
Sonunda, bu çalışma Titan ve Güneş Sistemi'ndeki diğer cisimlerin araştırılması söz konusu olduğunda araştırmacılar için yeni bir yönü temsil ediyor. Yu'nun açıkladığı gibi, geçmişte araştırmacılar çoğunlukla Cassini Titan’ın kum tepeleri hakkındaki soruları yanıtlamak için veri ve modelleme. Bununla birlikte, Yu ve meslektaşları, bu soruları ele almak için laboratuvarda üretilen analogları kullanabildiler. Cassini görev artık sona erdi.
Dahası, bu en son araştırma, bilim adamları gözenek vermeye devam ettikçe muazzam bir değere sahip olacağından emin. Cassini adlı Titan'a gelecek görevlerin beklentisiyle ilgili veriler. Bu görevler Titan’ın kum tepelerini, metan göllerini ve zengin organik kimyayı daha ayrıntılı olarak incelemeyi amaçlıyor. Yu'nun açıkladığı gibi:
“[O] sonuçları yalnızca Titan'ın kumullarının ve kumlarının kökenini anlamaya yardımcı olmakla kalmayacak, aynı zamanda Titan için gelecekteki Dragonfly (iki finalistten biri (on iki tekliften biri) gibi potansiyel iniş misyonları için önemli bilgiler sağlayacaktır. NASA'nın Yeni Sınırları programı ile daha fazla konsept geliştirme). Titan üzerindeki organiklerin maddi özellikleri, Titan'daki bazı gizemleri çözmek için şaşırtıcı ipuçları sağlayabilir.
“Geçen yıl JGR gezegenlerinde (2017, 122, 2610–2622) yayınladığımız bir çalışmada, tholin parçacıkları arasındaki tanecikler arası kuvvetlerin Dünya'daki ortak kumdan çok daha büyük olduğunu keşfettik, yani Titan'daki organikler çok daha fazla Dünyadaki silikat kumlardan daha yapışkan (veya yapışkan). Bu, Titan üzerindeki kum parçacıklarını üflemek için daha büyük bir rüzgar hızına ihtiyacımız olduğunu ima ediyor, bu da modelleme araştırmacılarının ilk gizemi cevaplamasına yardımcı olabilir. Aynı zamanda Titan kumlarının, organik parçacıkların atmosferdeki basit pıhtılaşmasıyla oluşturulabileceğini, çünkü birbirine yapışmasının çok daha kolay olduğunu göstermektedir. Bu, Titan’ın kum tepelerinin ikinci gizemini anlamaya yardımcı olabilir. ”
Ek olarak, bu çalışmanın Titan dışındaki organların incelenmesi için sonuçları vardır. Yu, “Diğer birçok güneş sistemi gövdesinde, özellikle Pluto, Neptün'ün ay Tritonu ve kuyruklu yıldız 67P gibi dış güneş sistemindeki buzlu bedenlerde organikler bulduk” dedi. “Ve bazı organik maddeler, Titan'a benzer şekilde fotokimyasal olarak üretiliyor. Ve bu cisimler üzerinde de rüzgar esintili özellikler (aeolian özellikleri denir) bulduk, bu nedenle sonuçlarımız bu gezegen cisimlerine de uygulanabilir. ”
Önümüzdeki on yılda, birden fazla misyonun dış Güneş Sisteminin aylarını keşfetmesi ve burada dünyadaki yaşamın kökenlerine ışık tutmasına yardımcı olabilecek zengin ortamları hakkında şeyleri ortaya çıkarması bekleniyor. ek olarak James Webb Uzay Teleskopu (şimdi 2021'de konuşlandırılması bekleniyor), bu yanan soruları ele alma umuduyla Güneş Sistemi gezegenlerini incelemek için gelişmiş araçlarını da kullanacak.
