Satürn’ün Uydusu Titan’ın Denizlerinde Şok Edici Keşifler
Deneysel Radar Tekniği Titan’ın Denizlerinin Bileşimini Ortaya Çıkarıyor
Deneysel Radar Tekniği Titan’ın Denizlerinin Bileşimini Ortaya Çıkarıyor
Satürn’e yapılan Cassini-Huygens görevi o kadar çok veri üretti ki, bunlara kesin bir değer vermek imkansız. Bu verilerin miktarının çok büyük olduğunu ve birden fazla bilimsel aracın bunları ürettiğini söylemek yeterlidir. Bu araçlardan biri, Titan’ın kalın atmosferini görmek ve uydunun olağanüstü yüzeyine bilimsel bir bakış atmak için tasarlanmış bir radardı.
Bilim insanları, tüm bu verilerle yeni keşifler yapmaya devam ediyor.
Satürn’ün bilinen yaklaşık 150 uydusu olmasına rağmen, Titan neredeyse tüm bilimsel ilgiyi üzerine çekiyor. Satürn’ün en büyük uydusu ve Güneş Sistemi’nin ikinci en büyük uydusudur. Ancak Titan’ın yüzeyi onu öne çıkaran en önemli özelliktir. Dünya dışında Güneş Sistemi’nde yüzeyinde sıvı bulunan tek cisimdir.
Cassini’nin radar aygıtının iki temel modu vardı: aktif ve pasif. Aktif modda, radyo dalgalarını yüzeylerden sektirip geri yansıyanları ölçüyordu. Pasif modda ise Satürn ve uyduları tarafından yayılan dalgaları ölçüyordu. Bu modların her ikisi de statik mod olarak adlandırılır.
Ancak Cassini’nin “bistatik mod” olarak adlandırılan ve daha sınırlı kullanım alanı bulan üçüncü bir modu daha vardı. Bu mod deneyseldi ve sinyalleri Titan’ın yüzeyinden sektirmek için Radyo Bilim Alt Sistemini (RSS) kullanıyordu. Sinyaller uzay aracındaki sensörlere geri dönmek yerine Dünya’ya geri yansıtılıyor ve NASA’nın Derin Uzay Ağı (DSN) istasyonlarından birinde alınıyordu. Kritik olarak, Titan’ın yüzeyinden sektikten sonra sinyal ikiye bölündü, dolayısıyla “bistatik” adı verildi.
Bir araştırma ekibi, Titan’ın hidrokarbon denizleri hakkında daha fazla bilgi edinmek için Cassini’nin bistatik verilerini kullandı. “Cassini misyonunun bistatik radar deneyleriyle ortaya çıkan Titan denizlerinin yüzey özellikleri” başlıklı çalışmaları Nature Communications dergisinde yayınlandı. Cornell Astrofizik ve Gezegen Bilimi Merkezi’nde araştırma görevlisi olan Valerio Poggiali, çalışmanın başyazarıdır.
DSN’ye ulaşan sinyaller kutuplaşıyor ve bu da Titan’daki hidrokarbon denizleri hakkında daha fazla bilgi ortaya çıkarıyor. Cassini’nin radar cihazı denizlerin ne kadar derin olduğunu ortaya koyarken, bistatik radar verileri araştırmacılara hem bileşimleri hem de yüzey dokuları hakkında bilgi veriyor.
“Temel fark,” diyor Poggiali, “bistatik bilginin daha eksiksiz bir veri kümesi olması ve hem yansıtan yüzeyin bileşimine hem de pürüzlülüğüne duyarlı olmasıdır.”
Deneysel bistatik radar titiz bir işbirliği gerektiriyordu.
Cornell Astronomi Bölümü’nde profesör olan Philip Nicholson, çalışmanın ortak yazarlarından biridir. Nicholson, “Bir bistatik radar deneyinin başarılı bir şekilde yürütülmesi, onu tasarlayan bilim insanları, Cassini görev planlayıcıları ve navigatörleri ile alıcı istasyonda verileri toplayan ekip arasında mükemmel bir koreografi gerektirir” dedi.
Bu sonuçlar, 2014-2016 yılları arasındaki dört Cassini uçuşundan elde edilen bistatik radar verilerine dayanmaktadır. Bu çalışmada araştırmacılar, Titan’ın kutup bölgelerindeki üç büyük denize odaklandılar: Kraken Mare, Ligeia Mare ve Punga Mare.
Bistatik radar verileri üç deniz hakkında yeni bilgiler ortaya çıkardı. Hepsi hidrokarbon denizi olmasına rağmen, bileşimleri enleme ve haliçler ve nehirler gibi diğer özelliklere yakınlıklarına göre değişmektedir. Bistatik radar, Titan’ın denizlerinin dielektrik sabitini ölçtü. Dielektrik sabiti, bir malzemenin elektrik enerjisini depolama kapasitesidir. Pratik anlamda, bir yüzeyin yansıtıcılığının bir ölçüsüdür, bu nedenle bileşimi ortaya çıkarır. Dünya’daki suyun dielektrik sabiti yaklaşık 80’dir. Titan’ın metan ve etan denizlerinin dielektrik sabiti ise sadece 1,7 civarındadır. Kraken Mare’nin en güney bölgesi en yüksek dielektrik sabitine sahipti.
Bistatik radar verileri de dört uçuş sırasında her üç denizin de sakin yüzeylere sahip olduğunu gösterdi. Dalgalar 3,3 mm’den, yani yaklaşık 0,13 inçten fazla değildi. Haliçlerin, boğazların ve kıyı bölgelerinin yakınında dalgalar biraz daha büyüktü: 5,2 mm veya bir inçin 0,2’si. O kadar küçükler ki “dalga” adını bile hak etmiyorlar.
Bistatik radar verileri ayrıca denizlere akan bazı nehirlerin bileşimini de ortaya çıkardı.
Poggiali, “Denizleri besleyen nehirlerin, etan bakımından daha zengin olan açık sıvı denizlere akana kadar saf metan olduğuna dair göstergelerimiz de var” dedi. Bu tıpkı Dünya’da tatlı su nehirlerinin okyanusların tuzlu suyuna akması ve karışması gibidir.”
Bu sonuçlar, Titan’ın hidrokarbon denizleri ve kalın atmosferine ilişkin bilimsel modellerle de uyumludur. Modeller, Titan’ın atmosferinden metan yağdığını ve daha sonra göllerine ve denizlerine aktığını gösteriyor. Ayrıca yağmurun sadece çok az miktarda etan ve diğer hidrokarbonları içerdiğini ve neredeyse tamamen metandan oluştuğunu göstermektedir.
Nicholson, “Bu durum Titan’ın meteorolojik modellerine çok iyi uyuyor” diyor ve ekliyor: “Bu modellere göre Titan’ın göklerinden yağan ‘yağmurun’ neredeyse saf metan olması muhtemel, ancak eser miktarda etan ve diğer hidrokarbonlar da içeriyor.”
Cassini görevi, gelecekteki görevler için çok öğreticidir. Her ne kadar 2017’de Satürn’e daldığında görevi sona ermiş olsa da, bilim insanları hala onun engin veri hazinesiyle yeni keşifler yapmaya devam ediyor. Aynı şey Juno gibi görevler sona erdiğinde de geçerli olacaktır.
Bu çalışmanın arkasındaki araştırmacılar, Cassini’nin tüm verilerinden öğrenilecek çok şey olduğunu söylüyorlar.
Poggiali, “Daha fazla keşif sağlayacak şekilde tam olarak analiz edilmeyi bekleyen bir veri madeni var” dedi. “Bu sadece ilk adım.”
Derleyen: Deniz KAFKAS
Kaynak: Satürn’ün Uydusu Titan’ın Denizlerinde Şok Edici Keşifler