תעלומת "איי הקסם" של טיטאן, גדול ירחי כוכב הלכת שבתאי, באה על פתרונה: מחקר חדש חשף כי מדובר בגושי מוצקים אורגניים נקבוביים וקפואים, שצפים כאיים על פני הימים והאגמים של הירח היחיד לו יש אטמוספרה סמיכה ומקווי מים גדולים ויציבים על פני השטח שלו.
טיטאן מעורר בקביעות את עניינם של אסטרונומים רבים. לירח זה יש אטמוספרה כתומה ומעורפלת, שעובייה גדול ב-50% מזו של כדור הארץ. האטמוספרה הייחודית עשירה במתאן וחנקן, אותם היא הופכת לתרכובות אורגניות, כששטחו של טיטאן מכוסה בדיונות של תרכובות אורגניות (פחמן ומימן).
הירח טיטאן הוא הגוף היחיד מלבד כדור הארץ שעל פניו יש אגמים שלמים במצב צבירה נוזלי, אלא שבו הם מורכבים ממתאן, וגם מאתאן וחנקן נוזליים. צילומי מכ"ם של ימת ליגאיה (Ligeia Mare), הימה השנייה בגודלה על הירח שקוטרו הוא השני בגודלו בכל מערכת השמש, חשפו אזורים בהירים שהופיעו על פניה, ונעלמו לאחר פרק זמן שנמשך מספר שעות, שבועות, או יותר מכך. לתופעה המסתורית, שזכתה לשם "איים קסומים", הוצעו מספר הסברים אפשריים, כולל גלים, שינויים במפלס הימה ושינויים בקרקעיתה.
מדענים הבחינו לראשונה ב"איי הקסם" הארעיים הללו בשנת 2014, כחלק ממשימת קאסיני-הויגנס (על שם ג'ובאני דומניקו קאסיני וכריסטיאן הויגנס). מחברי מחקרים קודמים שיערו כי מדובר באיי תעתוע או איים אמיתיים שעשויים ממוצקים מרחפים, מוצקים צפים או בועות של גז חנקן שנוצרות מכיוון שתערובת של חנקן, מתאן ואתאן איננה יציבה בלחצים ובטמפרטורות של המקווים הנוזליים של טיטאן.
ד"ר שינטינג יו, מהמחלקה לפיזיקה ואסטרונומיה באוניברסיטת טקסס בסן אנטוניו, ועמיתיה חקרו את האיים המסתוריים הללו. "רצינו לחקור האם איי הקסם הללו הם חומרים אורגניים הצפים על פני ימת ליגאיה, כמו פומיס - סלע פירוקלסטי נקבובי שמשקלו קל כל כך, עד כדי כך שהוא מסוגל לצוף על פני מקווי המים בכדור הארץ", אמרה ד"ר יו.
3 צפייה בגלריה
סיכום גורלם של חומרים אורגניים פשוטים ומורכבים על פני השטח של טיטאן
(צילום: X. Yu, Geophysical Research Letters (2024). DOI: 10.1029/2023GL106156)
האטמוספרה העליונה של טיטאן מתאפיינת כאמור בסמיכות של מולקולות אורגניות מגוונות. המולקולות יכולות להתקבץ יחד, לקפוא ולצנוח אל שטח פניו של טיטאן - לרבות על נהרותיו החלקים ואגמיו בעלי הגלים בגובה של מילימטרים ספורים. ד"ר יו ועמיתיה למחקר, שפורסם בכתב העת Geophysical Research Letters, התעניינו בגורלם של הגושים האורגניים הללו מהרגע בו הגיעו אל מקווי הנוזלים של טיטאן, בשאלה האם ישקעו או יצופו.
כדי למצוא את התשובה, הצוות בדק תחילה האם המוצקים האורגניים של טיטאן עשויים להתמוסס באגמי המתאן שלו. מכיוון שהאגמים כבר רוויים בחלקיקים אורגניים, הצוות קבע שהמוצקים הנופלים לא יתמוססו כשהם יגיעו לנוזל. "כדי שנוכל לראות את איי הקסם, המוצקים לא יכולים לצוף לשנייה ואז לשקוע, אלא לצוף לפרק זמן ממושך יותר (אבל גם לא לנצח)", הסבירה ד"ר יו.
האגמים והימים של טיטאן מורכבים בעיקרם ממתאן ואתאן נוזליים, שלשניהם יש מתח פנים נמוך - מה שמקשה על מוצקים לצוף. המודלים של החוקרים הצביעו על כך שרוב המוצקים הקפואים צפופים מדי ומתח הפנים נמוך מדי כדי לשם יצירת איי הקסם של טיטאן, אלא אם אותם גושים היו נקבוביים כמו גבינה שוויצרית.
החוקרים גילו כי אם הגושים הקפואים היו גדולים מספיק ובעלי יחס הנקבוביות הנכון, הרי שיש ביכולתו של המתאן הנוזלי לחלחל פנימה לאט מספיק כדי שהם יוכלו להישאר לאורך זמן על פני המקווים הנוזליים של טיטאן. מהמחקר של ד"ר יו ועמיתיה עולה בנוסף כי גושים בודדים כנראה קטנים מכדי לצוף בעצמם, כך שנראה כי שילוב בין הגודל הנכון לבין מידת הנקבוביות המתאימה, מסביר את תופעת "איי הקסם" של טיטאן, כשבנוסף אליהם, שכבה דקה של מוצקים קפואים המצפה את הימים והאגמים שלו יכולה להסביר את העובדה כי הם חלקים כמעט לגמרי, למעט גלים שגובהם נמוך מאוד. לפיכך, הממצאים ממחקר זה מסבירים שתיים מהתעלומות היותר מסקרנות של ירח טיטאן.
