“موجات طويلة تتحرك بحركة بطيئة”: إليك كيفية تصرف المحيطات الزيتية على قمر زحل العملاق تيتان
إذا كنت تبحث عن أفضل الأمواج في النظام الشمسي، فقد يكون قمر زحل تيتان هو المكان المثالي لركوب الأمواج خارج كوكب الأرض، حيث يمكن للنسيم اللطيف الذي يثير تموجات على الأرض أن يدفع موجات يبلغ ارتفاعها 10 أقدام (3 أمتار) في العالم المتجمد.
قام الباحثون بتطوير نموذج جديد يسمى “PlanetWaves” ليصف بدقة الشكل الذي قد تبدو عليه الموجات في الأجسام السائلة في العوالم الأخرى. المحاولات السابقة للقيام بذلك ركزت فقط على جاذبية لكن PlanetWaves يطبق أيضًا الضغط الجوي وطبيعة السائل الذي يتم نفخه – كثافته ولزوجته وتوتره السطحي، وهو ما يحدد مقاومة السائل للتموج.
يستمر المقال أدناه
قام فريق شنيك بمعايرة نموذج PlanetWaves الخاص بهم على مدار 20 عامًا من البيانات التي تم جمعها بواسطة العوامات في بحيرة سوبيريور، وهي أكبر بحيرة للمياه العذبة على الأرض وتقع على الحدود بين كندا والولايات المتحدة. وتمكن النموذج من تكرار القياسات بدقة، مما منح الباحثين الثقة في تطبيقها بعد ذلك على عوالم أخرى.
“على أرضوقال أندرو أشتون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ومعهد وودز هول لعلوم المحيطات في البيان: “لقد اعتدنا على ديناميكيات موجية معينة. ولكن مع هذا النموذج، يمكننا أن نرى كيف تتصرف الموجات على الكواكب ذات السوائل والأغلفة الجوية والجاذبية المختلفة، الأمر الذي يمكن أن يتحدى حدسنا نوعًا ما”.
زحلأكبر قمر تيتان كان تركيزهم الأساسي، ببساطة لأنه العالم الآخر الوحيد الذي نعرف على وجه اليقين أنه يحتوي على أجسام سائلة على سطحه، ويتم رسم خرائط أنهاره وبحيراته وبحاره بواسطة كاسيني-هويجنز مهمة.
ومع ذلك، فإن سائل تيتان ليس ماء، بل هيدروكربونات زيتية مثل الميثان والإيثان، والتي أصبحت سائلة فقط بسبب درجات الحرارة شديدة البرودة البالغة -179 درجة مئوية (-290 درجة فهرنهايت).
وقال تايلور بيرون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في البيان: “بالنسبة لتيتان، الشيء المحير هو أنه ليس لدينا أي ملاحظات مباشرة عن شكل هذه البحيرات”. “لذلك نحن لا نعرف على وجه اليقين ما هو نوع الموجات التي قد تكون موجودة هناك. والآن هذا النموذج يعطينا فكرة.”
ووجد الفريق أن الرياح الخفيفة يمكن أن ترفع الأمواج بارتفاع 10 أقدام في بحيرات تيتان، وذلك بفضل جاذبية تيتان المنخفضة، والتي تبلغ 14% من قوة الجاذبية على الأرض، وطبيعة السائل الخفيفة نسبيًا مما يسهل حركته.
وقال شنيك: “يبدو الأمر وكأن الأمواج الطويلة تتحرك ببطء”. “إذا كنت واقفاً على شاطئ هذه البحيرة، فقد تشعر بنسيم خفيف فقط، لكنك سترى هذه الأمواج الهائلة تتدفق نحوك، وهو ما لا نتوقعه على الأرض”.
عندما تضرب الأمواج السواحل، فإنها تشكل مصدرًا لتآكل كبير. هل يمكن لموجات تيتان العملاقة أن تجيب على اللغز الذي لا يزال قائمًا حول طبيعة بحيرات تيتان وشواطئه؟
وقال تايلور بيرون، من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا أيضًا: “على عكس الأرض حيث توجد غالبًا دلتا حيث يلتقي النهر بالساحل، يوجد على تيتان عدد قليل جدًا من الأشياء التي تشبه الدلتا على الرغم من وجود الكثير من الأنهار والسواحل”. “هل يمكن أن تكون الأمواج مسؤولة عن هذا؟”
سيكون فهم حجم موجات تيتان أمرًا مهمًا أيضًا إذا قررت إحدى وكالات الفضاء لدينا إرسال مسبار ليطفو على إحدى بحيرات أو بحار تيتان.
يقول شنيك: “قد ترغب في بناء شيء يمكنه تحمل طاقة الأمواج، لذا من المهم معرفة نوع الموجات التي ستواجهها هذه الأدوات”.
قام الفريق أيضًا بتطبيق نموذج PlanetWaves الخاص بهم على مجموعة متنوعة من العوالم الأخرى. المريخ يبدو أن الماء السائل لم يعد موجودًا بعد الآن، لكنه كان موجودًا منذ مليارات السنين. وبمرور الوقت، فقد المريخ الكثير من مكوناته أَجواء، وانخفض الضغط الجوي ودرجة الحرارة. وعندما حدث ذلك، كان من الممكن أن يتطلب الأمر رياحًا أقوى لرفع الأمواج، بينما كانت الرياح الأضعف تكفي في السابق.
ما وراء النظام الشمسيهناك مجموعة متنوعة من العوالم التي يمكن أن تدعم السوائل من نوع ما، على الرغم من أنه لم يتم التأكد حتى الآن من وجود سوائل بالفعل. ومع ذلك، منطقة صالحة للسكن كوكب إل إتش إس 1140ب لديه كثافة تشير إلى أن ما يصل إلى 19٪ من كتلته عبارة عن ماء بشكل ما. وباعتبارها أرضًا خارقة تتمتع بجاذبية أقوى من كوكبنا، فإن الموجات على أي محيط افتراضي ستكون أصغر بكثير من تلك الموجودة على الأرض عند نفس سرعة الرياح.
والأكثر غرابة هو الكوكب الخارجي Kepler-1649b، وهو كوكب ساخن فينوس– عالم شبيه بجاذبية الأرض. يحتوي كوكب الزهرة على كميات وفيرة من حمض الكبريتيك في غلافه الجوي، وربما يحتوي الكوكب Kepler-1649b أيضًا على ذلك. إذا كان من الممكن أن يتواجد حمض الكبريتيك على سطح الكوكب، فسوف يتطلب الأمر رياحًا قوية فقط لتسبب تموج البحيرة الحمضية لأن كثافة حمض الكبريتيك ضعف كثافة الماء السائل.
كان آخر كوكب خارج المجموعة الشمسية استخدموا PlanetWaves عليه هو 55 Cancri e، وهو عالم حار من المحتمل جدًا أن يكون مغطى ببحيرات الحمم البركانية. نظرًا لأن الحمم البركانية سميكة ولزجة بشكل عام، وجاذبية 55 Cancri e أقوى من جاذبية الأرض، فقد يتطلب الأمر رياحًا بقوة الإعصار في المنطقة تبلغ سرعتها 80 ميلًا في الساعة فقط لإحداث تموج في محيط الحمم البركانية.
تم نشر النتائج في 3 أبريل في مجلة البحوث الجيوفيزيائية: الكواكب.
المصدر الأصلي: www.space.com
