Ο Τιτάνας απομακρύνεται από τον Κρόνο, 100 φορές ταχύτερα από το αναμενόμενο!

Σύμφωνα με τα γήινα δεδομένα, ο Τιτάνας, ο μεγαλύτερος δορυφόρος του Κρόνου είναι ένα παράξενο μέρος. Μεγαλύτερος από τον πλανήτη Ερμή, ο Τιτάνας περιβάλλεται από πυκνή ατμόσφαιρα (στην πραγματικότητα είναι ο μόνος δορυφόρος στο ηλιακό σύστημα με αξιόλογη ατμόσφαιρα). Ποτάμια και θάλασσες υγρών υδρογονανθράκων όπως μεθάνιο και αιθάνιο καλύπτουν έναν παχύ φλοιό από παγωμένο νερό, ενώ κάτω από αυτόν μπορεί να βρίσκεται ένας υδάτινος ωκεανός που θα μπορούσε ενδεχομένως να φιλοξενήσει ζωή.

Τώρα, μετά από δεκαετίες μετρήσεων και υπολογισμών αποκαλύφθηκε ότι η απόσταση του Τιτάνα από τον Κρόνο αυξάνεται - δηλαδή, το φεγγάρι απομακρύνεται από τον πλανήτη - με ρυθμό περίπου 100 φορές πιο γρήγορα από το αναμενόμενο. Η έρευνα δείχνει ότι ο Τιτάνας γεννήθηκε πολύ πιο κοντά στον Κρόνο και μετανάστευσε στην τρέχουσα απόσταση των 1,2 εκατομμυρίων χιλιομέτρων στα 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια της ζωής του.

Τα αποτελέσματα της έρευνας δημοσιεύθηκαν στο Nature Astronomy στις 8 Ιουνίου 2020.

Οι περισσότερες προηγούμενες μελέτες υπέθεταν ότι δορυφόροι όπως ο Τιτάνας ή η Καλλιστώ του Δία, σχηματίστηκαν σε τροχιακή απόσταση παρόμοια με εκείνη που τα βλέπουμε τώρα», λέει ο Jim Fuller, βοηθός καθηγητής θεωρητικής αστροφυσικής και συν-συγγραφέας της μελέτης. «Το σύστημα των δορυφόρων του Κρόνου και ενδεχομένως οι δακτύλιοι του, πιθανά έχουν σχηματιστεί και εξελιχθεί πιο δυναμικά από ότι πιστεύαμε έως τώρα».

Για να κατανοήσουμε την ουσία της τροχιακής μετανάστευσης, μπορούμε να κοιτάξουμε το δικό μας δορυφόρο. Το φεγγάρι της Γης ασκεί μια μικρή βαρυτική έλξη στον πλανήτη μας καθώς αυτός περιστρέφεται. Αυτό προκαλεί τις παλίρροιες: η έλξη της Σελήνης προκαλεί τη διόγκωση των ωκεανών της Γης στις αντιδιαμετρικές με αυτήν θέση. Οι διαδικασίες τριβής μέσα στη γη μετατρέπουν μέρος αυτής της ενέργειας της βαρύτητας σε θερμότητα, αλλά προκαλούν και μία μικρή επιβράδυνση της ταχύτητας περιστροφής της Γης. Σύμφωνα με τους φυσικούς νόμους διατήρησης της ενέργειας και της στροφορμής, η απώλεια κινητικής ενέργειας της Γης αναγκάζει το φεγγάρι να κερδίζει ενέργεια και να απομακρύνεται σταδιακά όλο και πιο μακριά από τον πλανήτη μας, με ταχύτητα περίπου 3,8 εκατοστά το χρόνο. Αυτή η διαδικασία είναι πραγματικά αργή. Η Γη δεν θα προλάβει να "χάσει" τον δορυφόρο της αφού τόσο ο πλανήτης μας όσο και ο δορυφόρος του θα καταστραφούν πολύ νωρίτερα από τον ήλιο, σε περίπου έξι δισεκατομμύρια χρόνια.

Ο Τιτάνας ασκεί παρόμοια βαρυτική έλξη στον Κρόνο, αλλά οι διεργασίες τριβής του Κρόνου είναι πολύ πιο αδύναμες από εκείνες στη Γη λόγω της αέριας σύνθεσης του γιγαντιαίου πλανήτη και στην πραγματικότητα επηρεάζεται απειροελάχιστα. Οι τυπικές θεωρίες προβλέπουν ότι, λόγω της απόστασής του από τον Κρόνο, ο Τιτάνας πρέπει να απομακρύνεται με αργό ρυθμό, το πολύ 0,1 εκατοστά το χρόνο. Αλλά τα νέα αποτελέσματα έρχονται σε αντίθεση με αυτήν την πρόβλεψη.

Δύο ομάδες ερευνητών χρησιμοποίησαν κάθε μία διαφορετική τεχνική για τη μέτρηση της τροχιάς του Τιτάνα για μια περίοδο 10 ετών. Μία τεχνική, που ονομάζεται αστρομετρία, παρήγαγε ακριβείς μετρήσεις της θέσης του Τιτάνα σε σχέση με τα αστέρια στο υπόβαθρό του, βάση εικόνων που ελήφθησαν από το διαστημόπλοιο Cassini. Η άλλη τεχνική, η ραδιομετρία, μέτρησε την ταχύτητα του Cassini καθώς επηρεάστηκε από τη βαρυτική επίδραση του Τιτάνα.

«Χρησιμοποιώντας δύο εντελώς ανεξάρτητα σύνολα δεδομένων - αστρομετρικά και ραδιομετρικά - και δύο διαφορετικές μεθόδους ανάλυσης, αποκτήσαμε αποτελέσματα που συμφωνούν πλήρως», λέει η βασική συγγραφέας της μελέτης, Valéry Lainey, του PSL Research University του Παρισιού. Η Lainey συνεργάστηκε με την ομάδα της αστρομετρίας.

Τα αποτελέσματα συμφωνούν επίσης με μια θεωρία που πρότεινε το 2016 ο Fuller, ο οποίος προέβλεπε ότι η ταχύτητα μετανάστευσης του Τιτάνα θα ήταν πολύ μεγαλύτερη από τις εκτιμήσεις των τυπικών παλιρροιακών θεωριών. Η θεωρία του προέβλεπε ότι ο Τιτάνας επηρέαζε βαρυτικά τον Κρόνο, ελάχιστα μεν, αλλά με μια συγκεκριμένη συχνότητα που έκανε τον πλανήτη να ταλαντεύεται έντονα. Είναι όπως το φαινόμενο όπου ταλαντεύοντας τα πόδια σας σε μια κούνια με το σωστό χρονισμό, μπορεί να σας οδηγήσει όλο και ψηλότερα με ελάχιστη ενέργεια. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται κλείδωμα συντονισμού ή αντήχηση. Ο Fuller πρότεινε ότι το μεγάλο εύρος της ταλάντωσης του Κρόνου καταναλώνει πολλή ενέργεια, η ανάγκη διατήρησης της οποίας με τη σειρά της αναγκάζει τον Τιτάνα να μεταναστεύει μακριά από τον πλανήτη με ταχύτερο ρυθμό από ότι πιστεύαμε προηγουμένως. Πράγματι, οι δύο παρατηρήσεις διαπίστωσαν ότι ο Τιτάνας απομακρύνεται από τον Κρόνο με ρυθμό 11 εκατοστών ετησίως, περισσότερο από 100 φορές ταχύτερα από τις προηγούμενες θεωρίες.

«Η θεωρία της αντήχησης μπορεί να εφαρμοστεί σε πολλά αστροφυσικά συστήματα. Τώρα κάνω κάποια θεωρητική δουλειά για να δω αν το ίδιο φαινόμενο μπορεί να συμβεί σε συστήματα δυαδικών άστρων ή σε συστήματα εξωπλανητών», λέει ο Fuller.

Το άρθρο έχει τίτλο «Κλείδωμα συντονισμού σε γιγάντιους πλανήτες που υποδεικνύεται από την ταχεία τροχιακή μετανάστευση του Τιτάνα».

ΠΗΓΗ: phys.org

ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΑ: Credit: NASA/JPL/Space Science Institute, Processed by Kevin M. Gill. (CC BY 2.0).

ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΕΠΙΣΗΣ: Ανεμοστρόβιλοι σκόνης δημιουργούν τους αμμόλοφους του Τιτάνα;