وقتی تیتان در برابر باد خورشید بی پناه می شود

تیتانآنقدر بزرگ است که اگر خود به تنهایی به گرد خورشید می چرخید، می شد آن را یک سیارهانگاشت؛ و فضاپیمای کاسینیبه هنگام گذشتن از نزدیک آن در دسامبر ۲۰۱۳ این انگاره را از دید خود شبیه سازی کرد. آن رویارویی در ماموریت کاسینی دیگر تکرار نشد و تنها باری بود که این فضاپیما تیتان را در وضعیتی آزاد و بیرون از قلمروی میدان مغناطیسی کیوان (مغناطکرهیا مغناطسپهر کیوان) مشاهده کرد.

چزار برتوچی از بنیاد اخترشناسی و فیزیک فضا در بوئنوس آیرس می گوید: «ما مشاهده کردیم برهم کنشی که تیتان با باد خورشیدی انجام داد بسیار همانند برهم کنش بهرام، اگر در کنار کیوان جای می داشت بود.» برتوچی که با همکارانش از ماموریت کاسینی این پژوهش را رهبری می کرد می افزاید: «ما فکر می کردیم تیتان در چنین وضعیتی رفتاری متفاوت خواهد داشت، [ولی] به راستی شگفت زده شدیم.»

باد خورشیدیتوده ی پرسرعتی از ذرات باردار است که پیوسته از خورشیدبه فضای سامانه ی خورشیدیجریان دارد و همانند رودی که جزیره های درونش را در بر می گیرد و از آن ها می گذرد، سیاره ها را در می نوردد. بررسی اثرهای باد خورشید روی سیاره های دیگر به جز زمین به دانشمندان کمک می کند تا به شیوه ی تاثیر فعالیت خورشید روی جَو آن ها پی ببرند. از جمله ی این اثرها می توان به دگرگونی ساختار شیمیایی یک جو و همچنین دسترفت آن و پس زده شدن آرام آرام آن به درون فضا اشاره کرد.

تیتان حدود ۹۵ درصد از زمانش را در مغناطکره ی کیوان می گذراند. ولی یکی از گذرهای کاسینی در ۱ دسامبر ۲۰۱۳ زمانی بود که این ماه غول پیکر در سمتِ رو به خورشیدِ کیوان جای گرفته بود و به گونه ای شانسی، توده ای نیرومند از باد خورشیدی هم به این سیاره رسید. این توده آن چنان مغناطکره ی کیوان در سمتِ رو به خورشید را فشرد که لبه ی بیرونی مغناطکره تا درون مدار تیتان پس زده شد. در نتیجه تیتان از قلمروی مغناطیسی سیاره ی مادرش بیرون افتاد و در برابر ذرات پرانرژی خورشید تنها و بی پناه شد.

کاسینی در درازنای یک دهه ماموریتش درسامانه ی کیوان، با بهره از دستگاه مغناط سنج خود که همانند یک قطب نمایبسیار حس‌مند کار می کند تیتان را چندین بار مشاهده کرده ولی در همه ی موارد، تیتان  در مغناطکره ی کیوان جای داشت و این فضاپیما نتوانسته بود یک میدان مغناطیسیکه از خود تیتان ریشه بگیرد را شناسایی کند. تیتان در وضعیت معمولی خود در پوشش میدان مغناطیسی کیوان جای دارد.

ولی این بار با پس زده شدن مغناطکره ی کیوان، تیتان از نفوذ آن بیرون رفت و کاسینی توانست با مغناطسنج خود، برهم کنش مستقیم تیتان با باد خورشیدی را ببیند. این شرایط ویژه به برتوچی و همکارانش اجازه داد تا موج شوکی که پیرامون تیتان پدید آمده بود را در جایی که باد خورشید با تمام نیرو به جو آن برخورد می کرد بررسی کنند.

در مورد زمین، میدان مغناطیسیپرقدرت سیاره ی ما رفتاری همچون یک سپر در برابر باد خورشید دارد که نگاهبان جو است و جلوی پس زده شدن آن توسط باد خورشید را می گیرد. ولی در مورد ناهید، بهرام و دنباله دارها که هیچ کدام یک میدان مغناطیسی سرتاسری ندارند، باد خورشید آن ها را در بر می گیرد و برهم کنشی سرراست با جو آن ها (یا در مورد دنباله دارها، با گیسویآن ها) انجام می دهد. این همان چیزی بود که کاسینی در مورد تیتان دید.

پژوهشگران می پنداشتند که به دلیل ساختار شیمیایی به شدت پیچیده ی جو تیتان، می بایست برای بررسی واکنش این ماه با باد خورشید از روش یگانه ای بهره ببرند ولی مشاهده های کاسینی از یک تیتان بی سرپناه، راه حلی ظریف پیش پایشان گذاشت. برتوچی می گوید: «این می تواند بدان معنا باشد که ما می توانیم از همین راه برای بررسی چگونگی برهم کنش دنیاهای بسیار گوناگون در بخش های گوناگون سامانه ی خورشیدی با باد خورشید کمک بگیریم.»

برتوچی یادآوری می کند که شاید سیاره ی کوتولهی پلوتوکه فضاپیمای افق های نویناسا امسال با آن دیدار خواهد داشت هم یکی از همین اجرام نامغناطیسی باشد.

میشل دوهرتی، سربازرس مغناط سنج کاسینی در امپریال کالج لندنمی گوید: «فضاپیمای کاسینی پس از حدود یک دهه، بار دیگر به ما نشان داد که سامانه ی کیوان سرشار از شگفتی هاست. این فضاپیما که بیش از صد بار از کنار تیتان گذشته بود، سرانجام توانست تیتان را تنها و برهنه در برابر باد خورشید به ما نشان دهد و این به ما اجازه داد تا بهتر به این موضوع پی ببریم که چنین ماه هایی چگونه جو خود را نگه داری کرده یا از دست می دهند.»

دستاورد این پژوهش در نشریه ی Geophysical Review Letters منتشر شده است.

واژه نامه:

منبع: nasa