טלסקופ החלל ג'יימס ווב, בשיתוף טלסקופ קק II, גילה לראשונה ראיות להתפתחות עננים בחצי הכדור הצפוני של טיטאן, הירח הגדול של שבתאי, מעל אזור האגמים והימים שלו. בנוסף, זיהה הטלסקופ מולקולה מרכזית המכילה פחמן, המספקת תובנות חדשות לגבי התהליכים הכימיים באטמוספירה המורכבת של טיטאן.
זו לא הפעם הראשונה שמדענים מצליחים לקבל נתוני מזג אוויר בגרמי שמיים רחוקים. ווב עצמו מדד טמפרטורות בעולם המרוחק 700 שנות אור. אך לראשונה מדענים מקבלים הצצה ברזולוציה שכזו למערכת מזג האוויר של העולם המסתורי טיטאן.
עולם מסתורי עטוף בערפל
טיטאן, ירחו הגדול ביותר של שבתאי והירח השני בגודלו במערכת השמש (אחרי גנימד של צדק), הוא עולם מרתק העטוף בערפל צהבהב ומעושן. בדומה לכדור הארץ, האטמוספירה שלו מורכבת בעיקר מחנקן וכוללת מזג אוויר, כולל עננים. אולם בניגוד לכדור הארץ, שבו מזג האוויר מונע על ידי התאדות והתעבות של מים, בטיטאן הקפוא קיים מחזור מתאן נוזלי. כלומר, עד כמה שזה נשמע מוזר, המתאן בטיטאן ממלא תפקיד דומה למים בכדור הארץ: הוא מתאדה מהמשטח ועולה לאטמוספירה, שם הוא מתעבה ויוצר ענני מתאן. מדי פעם הוא יורד כגשם קר ושמנוני על פני שטח מוצק שבו קרח מים קשה כמו סלעים. כן, יש בו נהרות, אגמים, ימים ופיורדים – וכל היופי הזה קורה בקור של כ-180 מעלות מתחת לאפס.
עתה, צוות המחקר שצפה בטיטאן בנובמבר 2022 וביולי 2023 באמצעות טלסקופ ווב וטלסקופ קק, יכול לנתח את מערכת מזג האוויר של העולם המוזר והמופלא הזה. תצפיות אלו הראו, למשל, עננים בקווי רוחב צפוניים בינוניים וגבוהים – חצי הכדור שבו שורר קיץ כעת – ואפילו את התרוממותם של אותם עננים לגבהים גבוהים יותר עם הזמן.
בעוד שמחקרים קודמים צפו בהתעבות עננים בקווי רוחב דרומיים, זו הפעם הראשונה בה נמצאו ראיות להתעבות כזו בצפון. התוצאות שפורסמו בכתב העת Nature Astronomy, משמעותיות למדי, מכיוון שרוב האגמים והימים של טיטאן ממוקמים בחצי הכדור הצפוני שלו, והתאדות מהאגמים היא מקור פוטנציאלי עיקרי למתאן. שטחם הכולל דומה לזה של הימות הגדולות בצפון אמריקה.
סרטון של נאס"א המסביר על אודות התגלית בטיטאן. קרדיט: NASA’s Goddard Space Flight Center
גילוי מולקולרי בחקר מקור החיים
טיטאן הוא גוף בעל עניין גבוה בשל הכימיה האורגנית המורכבת שלו. מולקולות אורגניות המכילות פחמן מהוות את הבסיס לכל החיים על כדור הארץ, וחקירתן בעולם כמו טיטאן עשויה לעזור למדענים להבין את התהליכים שהובילו למקור החיים על כדור הארץ.
הנתונים של ווב סיפקו לא רק תחזית מזג אוויר, אלא גם מפתח חשוב להבנת התהליכים הכימיים בעולם המשונה הזה: המולקולה CH₃, הנוצרת כאשר מתאן מתפרק. זיהוי חומר זה מאפשר למדענים לבחון לראשונה כימיה בפעולה.
"בפעם הראשונה אנחנו יכולים לראות את 'העוגה הכימית' בזמן שהיא תופחת בתנור, במקום לראות רק את חומרי הגלם - הקמח והסוכר, ואז את העוגה הסופית", אמרה סטפני מילאם, חוקרת שותפה במחקר ממרכז טיסות החלל גודרד של נאס"א בגרינבלט, מרילנד.
עתידו של הירח טיטאן ומשימת דרגונפליי
סיבה נוספת להתלהבות, היא שהגילוי הזה מספק הצצה אפשרית לעתידו של טיטאן בטווח הארוך. כאשר מתאן מתפרק באטמוספירה העליונה, חלק ממנו מתחבר מחדש ליצירת מולקולות אחרות המגיעות בסופו של דבר לפני השטח של טיטאן בצורה זו או אחרת, בעוד שחלק נמלט מהאטמוספירה. כתוצאה מכך, המתאן ידלדל עם הזמן, אלא אם קיים מקור כלשהו לחדש אותו.
"בטיטאן, מתאן הוא משאב מתכלה. ייתכן שהוא מתחדש ומבעבע מהקרום ומהפנים במשך מיליארדי שנים. אם לא, בסופו של דבר הוא ייעלם כולו וטיטאן יהפוך לעולם ברובו חסר אוויר של אבק ודיונות," אמר קונור ניקסון, החוקר הראשי במחקר, אף הוא ממרכז גודארד.
סודות נוספים של טיטאן ייחקרו על ידי משימת דרגונפליי של נאס"א, מסוק רובוטי עם הנעה גרעינית המתוכנן לנחות על הירח של שבתאי בשנת 2034. באמצעות טיסות מרובות, דרגונפליי, שישוגר ב-2028, יחקור מגוון אזורים על פני השטח של טיטאן. החוקרים מקווים שמשימה זו תשלים התצפיות הגלובליות של ווב.