Mặt trăng lớn nhất của Sao Thổ, Titan, là một nơi bí ẩn; và chúng ta càng tìm hiểu về nó, nó dường như càng có nhiều bất ngờ trong cửa hàng. Ngoài việc là cơ thể duy nhất ngoài Trái đất có bầu khí quyển dày đặc, giàu nitơ, nó còn có các hồ mêtan trên bề mặt và các đám mây khí mêtan trong bầu khí quyển của nó. Chu trình thủy văn này, nơi khí metan được chuyển đổi từ chất lỏng thành chất khí và trở lại, rất giống với chu trình nước ở đây trên Trái đất.
Cảm ơn NASA / ESA Cassini-HuygenNhiệm vụ, kết thúc vào ngày 15 tháng 9 khi phi thuyền rơi vào bầu khí quyển Sao Thổ, chúng ta đã học được rất nhiều về mặt trăng này trong những năm gần đây. Phát hiện mới nhất, được thực hiện bởi một nhóm các nhà khoa học và nhà địa chất hành tinh UCLA, có liên quan đến cơn bão khí mêtan Titan. Mặc dù hiếm khi xảy ra, những cơn mưa này rõ ràng có thể trở nên khá cực đoan.
Nghiên cứu mô tả chi tiết phát hiện của họ, có tiêu đề Mô hình khu vực cực đoan về lượng mưa cực lớn trên Titan phù hợp với phân phối quạt phù sa quan sát, gần đây đã xuất hiện trên tạp chí khoa học Thiên nhiên Geoscience. Được dẫn dắt bởi Saun P. Faulk, một sinh viên tốt nghiệp tại Khoa Khoa học Trái đất, Hành tinh và Vũ trụ của UCLA, nhóm nghiên cứu đã tiến hành mô phỏng lượng mưa Titan, để xác định sự kiện thời tiết khắc nghiệt đã hình thành bề mặt mặt trăng.
Những gì họ tìm thấy là những cơn bão metan cực đoan có thể in sâu vào bề mặt băng giá mặt trăng theo cách tương tự như những cơn mưa cực đoan hình thành bề mặt đá Trái đất. Trên trái đất, mưa bão dữ dội đóng một vai trò quan trọng trong quá trình tiến hóa địa chất. Khi lượng mưa đủ lớn, bão có thể kích hoạt dòng nước lớn vận chuyển trầm tích vào vùng đất thấp, nơi nó hình thành các đặc điểm hình nón được gọi là quạt phù sa.
Trong nhiệm vụ của nó, Cassini quỹ đạo tìm thấy bằng chứng về các tính năng tương tự trên Titan bằng cách sử dụng thiết bị radar của nó, điều này cho thấy bề mặt Titan Titan có thể bị ảnh hưởng bởi lượng mưa lớn. Trong khi những người hâm mộ này là một khám phá mới, các nhà khoa học đã nghiên cứu bề mặt Titan kể từ khi Cassini lần đầu tiên tiếp cận hệ thống Sao Thổ vào năm 2006. Vào thời điểm đó, họ đã ghi nhận một số tính năng thú vị.
Chúng bao gồm các cồn cát rộng lớn thống trị các vĩ độ thấp Titan Titan và các hồ và biển mêtan thống trị nó vĩ độ cao hơn - đặc biệt là xung quanh khu vực cực bắc. Các vùng biển - Kraken Mare, Ligeia Mare và Punga Mare - có chiều dài hàng trăm km và sâu tới vài trăm mét, và được nuôi dưỡng bằng các kênh giống như dòng sông. Ngoài ra còn có nhiều hồ nhỏ hơn, nông hơn, có các cạnh tròn và tường dốc, và thường được tìm thấy trong các khu vực bằng phẳng.
Trong trường hợp này, các nhà khoa học của UCLA phát hiện ra rằng các quạt phù sa chủ yếu nằm ở vĩ độ từ 50 đến 80 độ. Điều này đặt chúng gần trung tâm của bán cầu bắc và nam, mặc dù hơi gần cực hơn so với xích đạo. Để kiểm tra các cơn bão của Titan Titan có thể gây ra các tính năng này như thế nào, nhóm UCLA đã dựa vào các mô phỏng trên máy tính của chu trình thủy văn Titan Titan.
Những gì họ tìm thấy là trong khi mưa chủ yếu tích tụ gần các cực - nơi có các hồ và biển lớn Titan Titan - những cơn mưa dữ dội nhất xảy ra gần vĩ độ 60 độ. Điều này tương ứng với khu vực nơi người hâm mộ phù sa tập trung nhiều nhất và chỉ ra rằng khi Titan trải qua mưa, nó khá khắc nghiệt - giống như một trận mưa như gió mùa theo mùa.
Như Jonathan Mitchell - phó giáo sư khoa học hành tinh của UCLA và là tác giả chính của nghiên cứu - đã chỉ ra, điều này không giống với một số sự kiện thời tiết khắc nghiệt đã xảy ra gần đây trên Trái đất. Cơn bão metan dữ dội nhất trong mô hình khí hậu của chúng ta đổ ít nhất một cơn mưa mỗi ngày, gần với những gì chúng ta thấy ở Houston từ cơn bão Harvey mùa hè này, anh nói.
Nhóm nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng trên Titan, mưa bão metan khá hiếm gặp, xảy ra ít hơn một lần mỗi năm Titan - diễn ra trong 29 năm rưỡi Trái đất. Nhưng theo ông Mitchell, người cũng là nhà điều tra chính của nhóm nghiên cứu mô hình khí hậu UCLA, Titan, điều này thường xuyên hơn họ mong đợi. Tôi có thể nghĩ rằng đây sẽ là những sự kiện một thiên niên kỷ, nếu ngay cả điều đó, thì ông ấy nói. Vì vậy, đây là một điều khá bất ngờ.
Trước đây, các mô hình khí hậu của Titan đã gợi ý rằng khí metan lỏng thường tập trung gần hơn với các cực. Nhưng không có nghiên cứu nào trước đây đã điều tra làm thế nào lượng mưa có thể gây ra sự vận chuyển và xói mòn trầm tích, hoặc chỉ ra cách thức này sẽ giải thích cho các tính năng khác nhau được quan sát trên bề mặt. Do đó, nghiên cứu này cũng cho thấy rằng các biến đổi khu vực trong các đặc điểm bề mặt có thể được gây ra bởi các biến đổi khu vực về lượng mưa.
Trên hết, nghiên cứu này là một dấu hiệu cho thấy Trái đất và Titan thậm chí còn có nhiều điểm chung hơn so với suy nghĩ trước đây. Trên trái đất, sự tương phản về nhiệt độ là những gì dẫn đến các sự kiện thời tiết khắc nghiệt theo mùa. Ở Bắc Mỹ, lốc xoáy xảy ra vào đầu mùa xuân đến cuối mùa xuân, trong khi bão tuyết xảy ra trong mùa đông. Trong khi đó, sự thay đổi nhiệt độ trong đại dương Đại Tây Dương là nguyên nhân dẫn đến những cơn bão hình thành giữa mùa hè và mùa thu.
Tương tự như vậy, dường như trên Titan, sự thay đổi nghiêm trọng về nhiệt độ và độ ẩm là nguyên nhân gây ra thời tiết khắc nghiệt. Khi mát hơn, không khí ẩm hơn từ các vĩ độ cao hơn sẽ tương tác với không khí ấm hơn, khô hơn từ các vĩ độ thấp hơn, kết quả là mưa bão dữ dội. Những phát hiện này cũng rất có ý nghĩa khi nói đến các cơ quan khác trong Hệ Mặt Trời có quạt phù sa trên chúng - chẳng hạn như Sao Hỏa.
Cuối cùng, hiểu được mối quan hệ giữa lượng mưa và bề mặt hành tinh có thể dẫn đến những hiểu biết mới về tác động của biến đổi khí hậu đối với Trái đất và các hành tinh khác. Kiến thức như vậy cũng sẽ đi một chặng đường dài hướng tới việc giúp chúng ta giảm thiểu những tác động mà nó đang có ở đây trên Trái đất, nơi những thay đổi chỉ là không tự nhiên, nhưng cũng đột ngột và rất nguy hiểm.
Và ai biết? Một ngày nào đó, nó thậm chí có thể giúp chúng ta thay đổi môi trường trên các hành tinh và cơ thể khác, do đó làm cho chúng phù hợp hơn cho việc định cư lâu dài của con người (hay còn gọi là địa hình)!
