नासा अध्ययन से पता चलता है कि शनि के चंद्रमा टाइटन में वैश्विक महासागर नहीं हो सकता

A key discovery from NASA’s Cassini mission in 2008 was that Saturn’s largest moon Titan may have a vast water ocean below its hydrocarbon-rich surface. But reanalysis of mission data suggests a more complicated picture: Titan’s interior is more likely composed of ice, with layers of slush and small pockets of warm water that form near its rocky core.  

 

-uttarakhand Himalaya Desk-

NASA के कैसिनी मिशन की 2008 में एक प्रमुख खोज यह थी कि शनि का सबसे बड़ा चंद्रमा टाइटन, अपनी हाइड्रोकार्बन से भरपूर सतह के नीचे एक विशाल जल महासागर हो सकता है। लेकिन मिशन डेटा के पुनः विश्लेषण से एक अधिक जटिल तस्वीर उभरती है: टाइटन का आंतरिक भाग बर्फ से बना होने की अधिक संभावना है, जिसमें कीचड़ की परतें और उसके चट्टानी कोर के पास छोटे-छोटे गर्म पानी के जेबें बनती हैं।

दक्षिणी कैलिफोर्निया में स्थित NASA के जेट प्रोपल्शन लेबोरेटरी के शोधकर्ताओं के नेतृत्व में यह नया अध्ययन, जो बुधवार को नेचर पत्रिका में प्रकाशित हुआ है, वैज्ञानिकों की टाइटन और हमारे सौर मंडल भर में अन्य बर्फीले चंद्रमाओं की समझ पर प्रभाव डाल सकता है।

“यह शोध अभिलेखागार ग्रह विज्ञान डेटा की शक्ति को रेखांकित करता है। यह याद रखना महत्वपूर्ण है कि ये अद्भुत अंतरिक्ष यान एकत्रित करने वाले डेटा जीवित रहते हैं, ताकि वर्षों या दशकों बाद खोजें की जा सकें, क्योंकि विश्लेषण तकनीकें अधिक परिष्कृत हो जाती हैं,” जेपीएल में वरिष्ठ शोध वैज्ञानिक और अध्ययन की सह-लेखिका जूली कैस्टिलो-रोगेज ने कहा। “यह एक ऐसा उपहार है जो लगातार देता रहता है।”

ग्रहों, चंद्रमाओं और क्षुद्रग्रहों की दूर से जांच करने के लिए, वैज्ञानिक अंतरिक्ष यान और NASA के डीप स्पेस नेटवर्क के बीच आने-जाने वाले रेडियो फ्रीक्वेंसी संचार का अध्ययन करते हैं। यह एक बहुस्तरीय प्रक्रिया है। क्योंकि किसी चंद्रमा का शरीर द्रव्यमान का एकसमान वितरण न रखता हो, तो इसका गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र अंतरिक्ष यान के गुजरने पर बदल जाता है, जिससे अंतरिक्ष यान थोड़ा तेज या धीमा हो जाता है। बदले में, इन गति में परिवर्तनों से अंतरिक्ष यान से आने-जाने वाली रेडियो तरंगों की आवृत्ति में बदलाव आता है—इसे डॉप्लर शिफ्ट के प्रभाव के रूप में जाना जाता है। डॉप्लर शिफ्ट का विश्लेषण चंद्रमा के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र और उसके आकार के बारे में जानकारी दे सकता है, जो उसके मूल ग्रह के गुरुत्वाकर्षण आकर्षण में कक्षा में घूमने के दौरान समय के साथ बदल सकता है।

इस आकार परिवर्तन को ज्वारीय लचीलापन कहा जाता है। टाइटन के मामले में, शनि का विशाल गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र चंद्रमा को तब निचोड़ता है जब टाइटन थोड़ी अंडाकार कक्षा में ग्रह के करीब होता है, और इसे तब खींचता है जब यह सबसे दूर होता है। ऐसा लचीलापन ऊर्जा उत्पन्न करता है जो आंतरिक तापन के रूप में खो जाती है या नष्ट हो जाती है।

जब मिशन वैज्ञानिकों ने अब सेवानिवृत्त कैसिनी मिशन के दौरान टाइटन के 10 करीबी दृष्टिकोणों के दौरान एकत्रित रेडियो-फ्रीक्वेंसी डेटा का विश्लेषण किया, तो उन्होंने पाया कि चंद्रमा इतना लचीला हो रहा था कि उन्होंने निष्कर्ष निकाला कि इसमें तरल आंतरिक भाग होना चाहिए, क्योंकि एक ठोस आंतरिक भाग बहुत कम लचीला होता। (जल से भरे गुब्बारे की तुलना बिलियर्ड गेंद से करें।)

नई तकनीक

नया शोध इस लचीलापन के लिए एक अन्य संभावित व्याख्या पर प्रकाश डालता है: एक ऐसा आंतरिक भाग जिसमें बर्फ और पानी के मिश्रण वाली परतें हों जो चंद्रमा को लचीला बनाती हों। इस परिदृश्य में, शनि के ज्वारीय खिंचाव और चंद्रमा के लचीलापन के संकेत दिखाने के बीच कई घंटों का विलंब होता—केवल तरल आंतरिक भाग होने पर इससे कहीं धीमा। एक कीचड़ीदार आंतरिक भाग तरल वाले की तुलना में चंद्रमा के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में अधिक मजबूत ऊर्जा नष्ट होने का संकेत दिखाएगा, क्योंकि ये कीचड़ परतें घर्षण उत्पन्न करेंगी और गर्मी पैदा करेंगी जब बर्फ के क्रिस्टल एक-दूसरे से रगड़ खाते हैं। लेकिन डेटा में ऐसा होने का कोई स्पष्ट संकेत नहीं था।

इसलिए अध्ययन के लेखकों ने, जेपीएल के पोस्टडॉक्टोरल शोधकर्ता फ्लेवियो पेट्रिका के नेतृत्व में, डॉप्लर डेटा को और अधिक बारीकी से देखा कि ऐसा क्यों हो रहा है। एक नई प्रसंस्करण तकनीक लागू करके, उन्होंने डेटा में शोर को कम कर दिया। जो उभरा वह एक संकेत था जो टाइटन के अंदर गहराई में मजबूत ऊर्जा हानि को प्रकट करता था। शोधकर्ताओं ने इस संकेत को कीचड़ की परतों से आते हुए व्याख्या की, जिनके ऊपर एक मोटी ठोस बर्फ की खोल हो।

टाइटन के आंतरिक भाग के इस नए मॉडल के आधार पर, शोधकर्ताओं का सुझाव है कि एकमात्र तरल पिघले हुए पानी के जेबों के रूप में होगा। ज्वारीय ऊर्जा के नष्ट होने से गर्म होकर, पानी की ये जेबें धीरे-धीरे सतह पर बर्फ की जमे हुए परतों की ओर यात्रा करती हैं। जैसे-जैसे वे ऊपर उठती हैं, वे नीचे से आपूर्ति किए जाने वाले जैविक अणुओं से समृद्ध अद्वितीय वातावरण बनाने की क्षमता रखती हैं और सतह पर उल्कापिंड प्रभावों से वितरित सामग्री से।

“किसी को भी टाइटन के अंदर बहुत मजबूत ऊर्जा नष्ट होने की अपेक्षा नहीं थी। लेकिन डॉप्लर डेटा में शोर को कम करके, हम इन छोटी-छोटी कंपनों को उभरते हुए देख सके। वह धूम्रपान करने वाली बंदूक थी जो इंगित करती है कि टाइटन का आंतरिक भाग पहले के विश्लेषणों से अनुमानित से अलग है,” पेट्रिका ने कहा। “कीचड़ की कम चिपचिपाहट अभी भी चंद्रमा को शनि की ज्वारियों के प्रति उभारने और संपीड़ित करने की अनुमति देती है, और वह गर्मी हटाने की जो अन्यथा बर्फ को पिघला देती और एक महासागर बना देती।”

जीवन की संभावना

“हालांकि टाइटन में वैश्विक महासागर न हो सकता है, लेकिन इससे उसके बुनियादी जीवन रूपों को आश्रय देने की क्षमता को नकारा नहीं जाता, यह मानते हुए कि जीवन टाइटन पर बन सकता है। वास्तव में, मुझे लगता है कि इससे टाइटन और अधिक रोचक हो जाता है,” पेट्रिका ने जोड़ा। “हमारे विश्लेषण से पता चलता है कि तरल पानी की जेबें होनी चाहिए, संभवतः 20 डिग्री सेल्सियस (68 डिग्री फारेनहाइट) जितनी गर्म, जो चंद्रमा के चट्टानी कोर से पोषक तत्वों को उच्च-दाब बर्फ की कीचड़ीदार परतों के माध्यम से सतह पर ठोस बर्फीली खोल तक चक्रवाती करती हैं।”

अधिक निश्चित जानकारी NASA के शनि के अगले मिशन से आ सकती है। 2028 से पहले लॉन्च न होने वाला, एजेंसी का ड्रैगनफ्लाई मिशन धुंधले चंद्रमा पर जा सकता है जो जमीनी सत्य प्रदान कर सकता है। यह पहला-ऐसा-किस्म का रोटरक्राफ्ट टाइटन की सतह का अन्वेषण करेगा ताकि चंद्रमा की रहने योग्यता की जांच की जा सके। एक सिस्मोमीटर ले जाते हुए, मिशन टाइटन के आंतरिक भाग की जांच के लिए महत्वपूर्ण माप प्रदान कर सकता है, यह इस बात पर निर्भर करता है कि यह सतह पर रहते हुए कौन से भूकंपीय घटनाएं घटित होती हैं।

कैसिनी के बारे में अधिक

कैसिनी-ह्यूगेंस मिशन NASA, यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी (ESA) और इतालवी अंतरिक्ष एजेंसी का सहयोगी प्रोजेक्ट था। पासाडेना में कैलटेक का एक विभाग, जेपीएल ने वाशिंगटन में NASA के स्पेस मिशन निदेशालय के लिए मिशन का प्रबंधन किया और कैसिनी ऑर्बिटर का डिजाइन, विकास और संयोजन किया।

NASA के कैसिनी मिशन के बारे में अधिक जानने के लिए, देखें: https://science.nasa.gov/mission/cassini/