بادهای تیتان در 27 روز یک‌سوم تندتر می‌شوند
تیتان، بزرگ‌ترین قمر زحل، جوی غلیظ دارد — 1.45 بار در سطح — که از حدود 98٪ نیتروژن و 2٪ متان، به‌علاوهٔ شیمی گسترده‌ای از نیتریل‌ها و هیدروکربن‌ها تشکیل شده است. آهسته می‌چرخد، هر 15.9 روز زمینی یک بار. با این حال جو آن ابرچرخش (superrotation) دارد: بادها بسیار سریع‌تر از چرخش جسم جامد، گرداگرد کل قمر می‌گردند.
این بادها نخست به‌طور غیرمستقیم استنباط شدند و سپس زیر 150 کیلومتر با اندازه‌گیری‌های دوپلری مأموریت کاسینی–هویگنس تأیید شدند. آن‌ها مواد شیمیایی را میان روز و شب می‌آمیزند، به گیر انداختن مولکول‌ها در گرداب قطبی زمستانی کمک می‌کنند و گمان می‌رود تپه‌های شنی آلی تیتان را شکل می‌دهند. اما اندازه‌گیری آن‌ها نزدیک استوا دشوار است: روش مبتنی بر نقشه‌های دمایی کاسینی آنجا کارایی ندارد.
شگفتی 2016–2017
مشاهدات پیشین با آلما، آرایهٔ بزرگ میلی‌متری/زیرمیلی‌متری آتاکاما در شیلی، چیزی غیرمنتظره یافته بود: میان اوت 2016 و مه 2017، باد استوایی در ارتفاع حدود 1,000 کیلومتر 47٪ کاهش یافت، از 373 به 196 متر بر ثانیه. مدل‌های اقلیمی تیتان، که سقفشان حدود 500 کیلومتر است، چنین نوسان‌هایی تولید نمی‌کنند.
مارتین کوردینر از مرکز پرواز فضایی گادرد ناسا و همکارانش از ییل، بریستول، کلتک، مؤسسهٔ علمی تلسکوپ فضایی و نهادهای دیگر بر آن شدند که لایه‌ای پایین‌تر از جو را در بازهٔ زمانی طولانی‌تری زیر نظر بگیرند.
خواندن باد در یک مولکول
تیم استونیتریل (CH₃CN)، مولکولی در جو تیتان، را در پنج تاریخ تازه میان ژوئن 2022 و مه 2023 رصد کرد و دو تاریخ آرشیوی از 2016 و 2017 را دوباره تحلیل کرد. در یک لبهٔ قمر، گاز به سوی ما می‌آید؛ در لبهٔ دیگر، دور می‌شود. جابه‌جایی ریز در بسامد خطوط رادیویی آن — اثر دوپلر — سرعت باد را به دست می‌دهد.
این اندازه‌گیری در حدود ارتفاع 250 کیلومتر، در گسترهٔ 200 تا 490 کیلومتر — پوشن‌سپهر بالایی و میان‌سپهر پایینی — بیشترین حساسیت را دارد. هفت تاریخ تقریباً یک فصل کامل تیتان را در بر می‌گیرند، از اواخر پاییز جنوبی تا اواخر زمستان جنوبی.
تند و دمدمی
- سریع‌ترین بادها همیشه در حدود 10 درجه‌ای استوا قرار دارند، تا 240 ± 26 متر بر ثانیه در اوت 2016.
- از 2016 تا ژوئن 2022، باد عرض‌های پایین پیوسته 46٪ کند شد و به 130 متر بر ثانیه رسید.
- سپس میان حدود 130 و 170 متر بر ثانیه نوسان کرد، با جهش‌هایی تقریباً 40 متر بر ثانیه‌ای.
- میان 12 آوریل و 9 مه 2023 — تنها 27 روز زمینی، کمتر از دو روز تیتانی — از 120 به 159 متر بر ثانیه رسید، افزایشی 33 درصدی. در همان هفته‌ها، بادهای عرض‌های بالا ثابت ماندند.
نویسندگان این را نخستین آشکارسازی تغییرات قوی و جاری در بادهای استوایی تیتان در مقیاس‌های زمانی حدود یک ماه یا کمتر می‌دانند.
در 2022–2023 نیم‌رخ باد همچنین دو لُب نشان داد: نواری نزدیک استوا و نوار دومی میان 40 و 60 درجهٔ جنوبی — جت زمستانی که مدل‌ها پیش‌بینی می‌کنند و کاسینی دیده بود.
آنچه مدل‌ها از دست می‌دهند
دو مدل گردش عمومی پیشرفته، TitanWRF و TAM، روند آهستهٔ فصلی را بازتولید می‌کنند: کاهش طولانی، سپس افزایشی ملایم‌تر. در عرض‌های بالا، سرعت باد در آن‌ها تا حدود 30٪ به مشاهدات نزدیک می‌شود.
اما مدل‌ها سریع‌ترین بادها را در عرض‌های بالای زمستانی، حدود 40 تا 50 درجهٔ جنوبی، قرار می‌دهند و بادهای استوایی‌شان تا دو برابر کندتر از واقعیت است و این شکاف در حوالی انقلاب بیشترین است. هیچ‌کدام، دست‌کم در میانگین‌های ده‌ساله‌شان، جهش‌های ناگهانی در مقیاس ماه را بازنمی‌نمایند. هر دو مدل نتایج مشابهی می‌دهند، با اینکه تنها TAM ابرها و باران متانی را در بر دارد، و این نشان می‌دهد فرایندهای مرطوب در این ارتفاع‌ها اهمیت چندانی ندارند.
امواج در آسمانی آهسته‌چرخ
نویسندگان پیشنهاد می‌کنند که تغییرات ناگهانی از ناپایداری‌های جوی سرچشمه می‌گیرند. در شبیه‌سازی‌ها، امواجی به نام ناپایداری‌های راسبی–کلوین تکانهٔ زاویه‌ای را به سوی استوا می‌برند و ابرچرخش را پیش می‌رانند؛ تضعیفی موقت می‌تواند کندشدنی ناگهانی را توضیح دهد. در حوالی انقلاب، داده‌ها همچنین نشانه‌هایی از حرکت تکانهٔ زاویه‌ای به سوی پایین، از ارتفاع‌های بالاتر به پایین‌تر، دارند.
توصیهٔ آن‌ها به مدل‌سازان: سقف مدل‌های تیتان را از حدود 500 به حدود 1,000 کیلومتر بالا ببرند، شبکهٔ عمودی‌شان را ریزتر کنند و رصد با آلما را ادامه دهند. به گفتهٔ آن‌ها، جتی استوایی با تغییرپذیری شدید بر فراز قمری آهسته‌چرخ، نمونهٔ آزمونی برای دیگر جوهای ابرچرخنده در منظومهٔ شمسی و فراتر از آن است.