২৭ দিনে টাইটানের বাতাস এক-তৃতীয়াংশ দ্রুত হলো

শনির বৃহত্তম চাঁদ টাইটানের বায়ুমণ্ডল ঘন — ভূপৃষ্ঠে ১.৪৫ বার — যা প্রায় ৯৮% নাইট্রোজেন ও ২% মিথেনে গঠিত, সঙ্গে নাইট্রাইল ও হাইড্রোকার্বনের এক পূর্ণ রসায়ন। এটি ধীরে ঘোরে, প্রতি ১৫.৯ পার্থিব দিনে একবার। তবু এর বায়ুমণ্ডল অতিঘূর্ণনে (সুপাররোটেশন) আছে: বাতাস গোটা চাঁদকে কঠিন দেহের ঘোরার চেয়ে অনেক দ্রুত প্রদক্ষিণ করে।

এই বাতাস প্রথমে পরোক্ষভাবে অনুমান করা হয়েছিল, তারপর ক্যাসিনি–হাইগেনস অভিযানের ডপলার পরিমাপ ১৫০ কিমির নিচে তা নিশ্চিত করে। এরা দিন ও রাতের মধ্যে রাসায়নিক মেশায়, শীতকালীন মেরু-ঘূর্ণিতে অণুদের আটকে রাখতে সাহায্য করে, এবং ধারণা করা হয় টাইটানের জৈব বালিয়াড়িগুলোকে আকার দেয়। কিন্তু বিষুবরেখার কাছে এদের মাপা কঠিন: ক্যাসিনির তাপমাত্রা-মানচিত্রভিত্তিক পদ্ধতি সেখানে কাজ করে না।

২০১৬–২০১৭ সালের এক চমক

চিলির আতাকামা লার্জ মিলিমিটার/সাবমিলিমিটার অ্যারে, ALMA, দিয়ে আগের পর্যবেক্ষণে অপ্রত্যাশিত কিছু পাওয়া গিয়েছিল: ২০১৬ সালের আগস্ট থেকে ২০১৭ সালের মে মাসের মধ্যে প্রায় ১,০০০ কিমি উচ্চতায় বিষুবীয় বাতাস ৪৭% কমে গিয়েছিল, সেকেন্ডে ৩৭৩ থেকে ১৯৬ মিটারে। টাইটানের জলবায়ু মডেলগুলো, যাদের ঊর্ধ্বসীমা প্রায় ৫০০ কিমিতে থেমে যায়, এমন দোলাচল তৈরি করে না।

NASA-র গডার্ড স্পেস ফ্লাইট সেন্টারের মার্টিন কর্ডিনার এবং ইয়েল, ব্রিস্টল, ক্যালটেক, স্পেস টেলিস্কোপ সায়েন্স ইনস্টিটিউট ও অন্যান্য প্রতিষ্ঠানের সহকর্মীরা বায়ুমণ্ডলের একটি নিচু স্তরকে দীর্ঘ সময় ধরে পর্যবেক্ষণ করতে নেমেছেন।

একটি অণুতে বাতাস পড়া

দলটি ২০২২ সালের জুন থেকে ২০২৩ সালের মে মাসের মধ্যে পাঁচটি নতুন তারিখে টাইটানের বায়ুমণ্ডলের একটি অণু, অ্যাসিটোনাইট্রাইল (CH₃CN), পর্যবেক্ষণ করেছে, এবং ২০১৬ ও ২০১৭ সালের দুটি আর্কাইভ তারিখের তথ্য নতুন করে বিশ্লেষণ করেছে। চাঁদের এক কিনারায় গ্যাস আমাদের দিকে আসে; অন্য কিনারায় দূরে সরে যায়। তার বেতার রেখার কম্পাঙ্কে ক্ষুদ্র সরণ — ডপলার প্রভাব — বাতাসের গতি জানিয়ে দেয়।

পরিমাপটি প্রায় ২৫০ কিমি উচ্চতায় সবচেয়ে সংবেদনশীল, ২০০ থেকে ৪৯০ কিমি পরিসর জুড়ে — ঊর্ধ্ব স্ট্র্যাটোস্ফিয়ার ও নিম্ন মেসোস্ফিয়ার। সাতটি তারিখ টাইটানের প্রায় একটি পূর্ণ ঋতু জুড়ে, দক্ষিণ গোলার্ধের শরতের শেষ থেকে দক্ষিণের শীতের শেষ পর্যন্ত।

দ্রুত, আর খামখেয়ালি

সবচেয়ে দ্রুত বাতাস সবসময় থাকে বিষুবরেখার প্রায় ১০ ডিগ্রির মধ্যে, ২০১৬ সালের আগস্টে সেকেন্ডে ২৪০ ± ২৬ মিটার পর্যন্ত।
২০১৬ থেকে ২০২২ সালের জুন পর্যন্ত নিম্ন-অক্ষাংশের বাতাস ক্রমাগত ৪৬% ধীর হয়ে সেকেন্ডে ১৩০ মিটারে নেমেছে।
তারপর তা প্রায় সেকেন্ডে ১৩০ থেকে ১৭০ মিটারের মধ্যে ওঠানামা করেছে, প্রায় সেকেন্ডে ৪০ মিটারের লাফসহ।
২০২৩ সালের ১২ এপ্রিল থেকে ৯ মের মধ্যে — মাত্র ২৭ পার্থিব দিনে, টাইটানের দুই দিনেরও কম সময়ে — তা সেকেন্ডে ১২০ থেকে ১৫৯ মিটারে উঠেছে, ৩৩% বৃদ্ধি। একই কয়েক সপ্তাহে উচ্চ অক্ষাংশের বাতাস স্থির ছিল।

লেখকেরা একে টাইটানের বিষুবীয় বাতাসে প্রায় এক মাস বা তার কম সময়ের মাপে জোরালো, চলমান পরিবর্তনের প্রথম শনাক্তকরণ বলছেন।

২০২২–২০২৩ সালে বাতাসের প্রোফাইলে দুটি লতিও দেখা গেছে: বিষুবরেখার কাছাকাছি একটি বলয়, এবং ৪০ থেকে ৬০ ডিগ্রি দক্ষিণের মধ্যে দ্বিতীয় একটি বলয় — সেই শীতকালীন জেট, যার পূর্বাভাস মডেলগুলো দেয় এবং যা ক্যাসিনি দেখেছিল।

মডেল কী ধরতে পারে না

দুটি অত্যাধুনিক সাধারণ সঞ্চালন মডেল, TitanWRF ও TAM, ধীর ঋতুভিত্তিক প্রবণতা পুনরুৎপাদন করে: দীর্ঘ পতন, তারপর অপেক্ষাকৃত মাঝারি বৃদ্ধি। উচ্চ অক্ষাংশে তাদের বাতাসের গতি পর্যবেক্ষণের প্রায় ৩০%-এর মধ্যে থাকে।

কিন্তু মডেলগুলো সবচেয়ে দ্রুত বাতাস রাখে শীতকালীন উচ্চ অক্ষাংশে, প্রায় ৪০ থেকে ৫০ ডিগ্রি দক্ষিণে, আর তাদের বিষুবীয় বাতাস দ্বিগুণ পর্যন্ত ধীর, অয়নান্তের কাছে ব্যবধান সবচেয়ে বেশি। কোনোটিই মাস-মাপের আকস্মিক লাফ ধরতে পারে না, অন্তত তাদের দশ বছরের গড়ে। দুটি মডেলই একই রকম ফল দেয়, যদিও শুধু TAM-এ মিথেনের মেঘ ও বৃষ্টি আছে, যা ইঙ্গিত দেয় যে এই উচ্চতায় আর্দ্র প্রক্রিয়ার গুরুত্ব সামান্য।

ধীরে ঘোরা আকাশে তরঙ্গ

লেখকেরা মনে করেন, আকস্মিক পরিবর্তনগুলো আসে বায়ুমণ্ডলীয় অস্থিতিশীলতা থেকে। সিমুলেশনে রসবি–কেলভিন অস্থিতিশীলতা নামের তরঙ্গ কৌণিক ভরবেগ বিষুবরেখার দিকে বয়ে নেয় এবং অতিঘূর্ণন চালায়; এর সাময়িক দুর্বলতা আকস্মিক মন্থরতা ব্যাখ্যা করতে পারে। অয়নান্তের কাছে তথ্য এটিও ইঙ্গিত করে যে কৌণিক ভরবেগ নিচের দিকে, উঁচু থেকে নিচু উচ্চতায়, সরছে।

মডেল-নির্মাতাদের জন্য তাদের সুপারিশ: টাইটান মডেলের ঊর্ধ্বসীমা প্রায় ৫০০ থেকে প্রায় ১,০০০ কিমিতে তোলা, উল্লম্ব গ্রিড সূক্ষ্ম করা, এবং ALMA দিয়ে নজর রেখে যাওয়া। তারা উল্লেখ করেন, ধীরে ঘোরা একটি চাঁদের ওপর প্রবলভাবে পরিবর্তনশীল একটি বিষুবীয় জেট সৌরজগতের ভেতরে ও বাইরে অন্যান্য অতিঘূর্ণনশীল বায়ুমণ্ডলের জন্য একটি পরীক্ষামূলক দৃষ্টান্ত।