Titan’da Hava: Az Bulutlu, Ara Sıra Yağmurlu

James Webb Uzay Teleskopu ve Keck II teleskobuyla elde edilen veriler ışığında Satürn’ün en büyük uydusu olan Titan’ın kuzey yarıküresinde ilk kez bulut hareketliliğine rastlandı. Titan’daki göl ve denizlerin büyük kısmının yer aldığı bu yarıkürede ara sıra etan ve metan yağmurları yaşanıyor olabilir. Webb ile Titan’ın atmosferindeki kimyasal süreçlere yönelik önemli ipuçları sağlayan bir karbonik molekülde keşfedildi.

Satürn’ün uydusu Titan sarımsı rengiyle ve sisle örtülü ilginç bir dünyadır. Tıpkı Dünya’daki gibi atmosferi çoğunlukla azottan oluşmaktadır; bulut oluşumu ve yağmur gibi hava olayları yaşamaktadır. Dünya’daki su çevriminin tersine Titan’da metan döngüsü yaşanmaktadır. Yüzeyden buharlaşan metan atmosfere yükselir ve burada yoğunlaşarak bulutları oluşturur. Bazen su buzunun bir kaya kadar sert olduğu katı yüzeye soğuk ve yağlı bir yağmur şeklinde düşer.  

Araştırma ekibi Kasım 2022 ile Temmuz 2023 arasında Titan’ı hem Webb hem de WM Keck teleskoplarıyla gözledi. Bu gözlemler Titan’daki orta ve yüksek kuzey enlemlerdeki bulutları göstermekle kalmayıp bulutların yüksek irtifalara kadar ulaştığını da gösterdi. Önceki çalışmalar güney enlemlerde bulut hareketliliği gözlemişti. Kuzeyde ilk kez bulut hareketliliğinin gözlenmesi göl ve denizlerin büyük bir kısmının bu yarıkürede olması ve dolayısıyla buharlaşmanın büyük oranda bu kısımda gerçekleşmesi nedeniyle önemlidir.

Dünya’da atmosferin en alt katmanı olan troposfer yaklaşık 12 kilometre kadar yükseğe uzanır. Yer’e göre daha küçük kütle çekimi nedeniyle geniş atmosfer katmanlarına sahip olan Titan’da troposfer 45 kilometreye kadar çıkar. Webb ve Keck ile Titan atmosferinin farklı derinliklerini görmek amacıyla kırmızıöte filtreler kullanıldı. Ekip doğrudan bir yağış gözlemeseler de günler boyunca yüksek irtifalara ulaşan bulutları izlediler.

Avrupa Uzay Ajansından çalışmanın ortak yazarlarından biri olan Thomas Cornet: “Webb ile Titan’ın kuzey yarıküresinde Cassini-Huygens görevinin gözleyemediği yaz mevsiminde gözlem yaptık. Webb ve yer merkezli gözlemler bize Titan’ın atmosferine yönelik önemli bilgiler ve iç görüler verdi. Gelecekte Satürn sistemini ziyaret edecek olan ESA göreviyle bunu daha yakından inceleyebileceğiz” diyor.  

Titan’ın kimyası

Titan yaklaşık -180⁰C’lik dondurucu soğuk bir dünya olmasına karşın karmaşık organik (karbon içeren) kimyası nedeniyle astrobiyolojik açıdan ilgi çeken cisimdir. Organik moleküller Dünya’daki yaşamın temeli olduğundan Titan’ın gözlenmesi yaşamın kökenleri hakkında önemli ipuçları sunabilir.

Titan’ın kimyasına büyük ölçüde metan yön vermektedir. Titan atmosferindeki metan, Güneş ışığı ya da Satürn’ün manyetosferinden gelen enerjik elektronlarca parçalanır ve daha sonra etan (C₂H₆) gibi maddeler ve daha karmaşık karbonlu moleküller oluşturmak üzere diğerleriyle birleşir.

Webb’in verileri kimyasal süreçlerin anlaşılması için eksik bir parça olan metili (CH₃) tespit etti. Bu molekül serbest elektrona sahiptir. Bu maddenin keşfi bilim insanlarına başlangıç bileşenleri ve son ürünler yerine Titan’daki kimyasal sürecin izlenmesine yardımcı olacağı anlamına gelmektedir.

Goddard Uzay Uçuş Merkezinden Stefanie Milam: “İlk kez un ve şeker gibi başlangıç maddeleri ile oluşan buzlu kek yerine fırında kabaran kimyasal keki görebildik” diyor.

Titan atmosferinin geleceği

Titan’ın hidrokarbon kimyası geleceğini biçimlendirecek çıkarımlar yapılmasını sağlar. Metanın bir kısmı üst atmosferde parçalanırken bir kısmı da yüzeydeki kimyasal formda veya diğer moleküllerin oluşmasına destek olur. Bu sırada bir miktar hidrojen atmosferden uzaya kaçar. Sonuçta metanı yenileyecek başka bir kaynak olmadığından zamanla tükenecektir.

Benzer bir durum Mars’ta da yaşandı ve su molekülleri parçalanarak açığa çıkan hidrojen uzaya kaçtı. Sonuçta Kızıl Gezegen kuru ve çölden ibaret bir dünyaya dönüştü.

Goddard Uzay Uçuş Merkezi’nden başyazar Conor Nixon: “Titan’daki metan tüketilebilir bir maddedir. Milyarlarca yıl boyunca kabuktan ve iç kısımdan dışarı fışkırarak yüzeye çıktı. Ancak sonunda bu depo bitecek ve tozla kaplı kumul bir dünyasına dönüşecek” diyor.