تیتان، تنها جرم آسمانی شناخته شده به جز زمین است که چرخهی آب و هوایی کاملی دارد؛ در آن مایع از آسمان میبارد، در رودخانهها جریان مییابد و در دریاچهها و دریاها جمع میشود. اما نکتهی جالب این است که این مایع چیست. برخلاف زمین، دمای سطح تیتان منفی ۱۷۹ درجه سانتیگراد است، بنابراین باران آن از متان تشکیل شده است. هر کاری که آب در زمین انجام میدهد، متان در تیتان انجام میدهد.
شواهدی بر بارش در تیتان
در اواخر سپتامبر ۲۰۱۰، حدود یک سال پس از انقلاب بهاری شمالی تیتان در اوت ۲۰۰۹، فضاپیمای کاسینی ناسا شاهد تغییر رنگ در منطقهی استوای تیتان بود. دوربینهای آن یک منطقهای به طول تقریبی ۲۰۰۰ کیلومتر و عرض ۱۰۰ کیلومتر را در طی چند روز مشاهده کردند. این پدیده به عنوان ابر و بارش شدید متان بر روی تپههای شنی که انتظار میرفت خشک باشند، تفسیر شد. این رویداد به عنوان طوفان پیکانی شناخته شد.
این مشاهدهی منفرد، درک ما را از استوای تیتان تغییر داد. تپههای شنی در این منطقه برای همیشه خشک نیستند و دارای فصلی خاص هستند که با عبور خورشید از استوای تیتان مرتبط است.
همانطور که تتسویا توکانو اشاره کرده است، «بارش استوایی به احتمال زیاد در نزدیکی اعتدالین رخ میدهد». کمربند بارشی نیز جابجا میشود. او با تکیه بر مدلهای جوی، نه مشاهدات مکرر، توضیح داد: «کمربند بارشی، ضمن نامنظم بودن، بین قطب جنوب و شمال نوسان میکند، بنابراین هر منطقهای در تیتان میتواند در طول یک سال تیتانی، بارش را تجربه کند.»
دلیل طولانی بودن دورههای خشکی
مدلهای اقلیمی چرخهی متان در تیتان، نقشهی مشابهی را ترسیم میکنند: قطبهای مرطوب و استوای خشک. تپیو اشنایدر و همکارانش مدلی ساختند که منجر به دریاچههای قطبی، عمدتاً در شمال، یک کمربند خشک در نزدیکی استوا با عوارض ناشی از فرسایش رودخانهای، و تنها طوفانهای گاه به گاه استوایی میشود. باران مداوم در هر قطبی که در تابستان قرار دارد، میبارد. استوا در بیشتر مواقع محل مطلوب متان نیست، بنابراین برای مدتهای طولانی که قابل مقایسه با زمین نیست، بدون باران میماند.
محاسبات نشان میدهد که میزان بارش سالانه در تیتان بسیار کم است. تنها راه برای توضیح کانالهای عمیق مشاهده شده، این است که باران به جای هوای پایدار، به صورت انفجارهای نادر و شدید میبارد.
شدت بارش در زمان وقوع
یک مطالعهای در سال ۲۰۱۷ که توسط شان فالک، جاناتان میچل و همکارانش انجام شد، اقلیم تیتان را شبیهسازی کرد و دریافت که شدیدترین طوفانها ویرانگر هستند. میچل گفت: «شدیدترین طوفانهای متان در مدل اقلیمی ما حداقل یک فوت باران در روز میبارانند، که نزدیک به آنچه در هیوستون از طوفان هاروی در تابستان امسال دیدیم، است.» این نتیجهی مدل است، نه اندازهگیری مستقیم در تیتان، اما نتیجهی قابل توجهی برای یک شبیهسازی است.
فراوانی وقوع این طوفانها نیز تیم را شگفتزده کرد. مدل آنها این طوفانهای شدید را کمتر از یک بار در سال تیتانی تولید کرد، که تقریباً ۲۹.۵ سال زمینی طول میکشد. این رویداد هنوز نادر است، اما بیشتر از آنچه حدس زده بودند، اتفاق میافتد. میچل گفت: «فکر میکردم اینها رویدادهای یک بار در هزاره باشند، اگر اصلاً رخ دهند.» «بنابراین این یک غافلگیری بزرگ است.» «بنابراین این یک غافلگیری بزرگ است.»
همین مدل، شدیدترین بارشها را با نقشه مرتبط میداند. طوفانهای شدید در مناطقی تجمع مییابند که کاسینی در آنجا طرفهای آبرفتی، یعنی رسوبات بادبزنی شکلی که تنها توسط مایع جاری ایجاد میشوند، را یافته است. این مناطق عمدتاً بین ۵۰ تا ۸۰ درجه عرض جغرافیایی، یعنی نزدیکتر به قطبها تا استوا، قرار دارند. تیم این پدیده را ناشی از اختلاف دمای بین عرضهای جغرافیایی بالاتر و مرطوبتر و عرضهای جغرافیایی پایینتر و خشکتر میداند. اعتدالین زمانی است که این شرایط بر روی تپههای شنی استوایی منطبق شده و باعث بارش میشود.
آب و هوا در ساعتی متفاوت
آنچه در نهایت به آن میرسیم، این است که چقدر مفهوم «آب و هوا» در تیتان عجیب است. در زمین، ما آب و هوا را چیزی میدانیم که تقریباً همیشه اتفاق میافتد، یک پسزمینهی مداوم از ابرها و جبههها که میتوان در بیشتر روزها از آن شکایت کرد. در استوای تیتان، آب و هوا بیشتر شبیه یک رویداد زمینشناسی است. این پدیده در مقیاس دههها رخ میدهد و سپس برای مدتی طولانی ناپدید میشود تا جایی که زمین آن را فراموش میکند. باران واقعی است، رودخانهها واقعی هستند، سیلها واقعی هستند. آنها فقط با ساعتی کار میکنند که تقریباً هیچ اشتراکی با ساعت ما ندارد. برداشت من این است که نکتهی قابل توجه این نیست که جهانی دیگر مرطوب است، بلکه این است که میتواند همان فیزیک را با ریتمی آنقدر کند اجرا کند که به سختی بتوان آن را آب و هوا نامید.
