PEPO ZA TITAN HUONGEZA KASI KWA THELUTHI MOJA KATIKA SIKU 27

Titan, mwezi mkubwa zaidi wa Zohali, una angahewa nzito — bar 1.45 kwenye uso — iliyoundwa na takriban 98% ya nitrojeni na 2% ya methani, pamoja na kemia nzima ya nitrili na haidrokaboni. Huzunguka polepole, mara moja kila siku 15.9 za Dunia. Hata hivyo angahewa yake huzunguka kupita kiasi (superrotation): pepo huuzunguka mwezi mzima kwa kasi kubwa zaidi kuliko kiwiliwili kigumu kinavyozunguka.

Pepo hizi zilikisiwa kwanza kwa njia isiyo ya moja kwa moja, kisha zikathibitishwa chini ya km 150 kwa vipimo vya Doppler vya misheni ya Cassini–Huygens. Huchanganya kemikali kati ya mchana na usiku, husaidia kunasa molekuli katika kizunguzungu cha ncha wakati wa baridi, na hufikiriwa kuunda matuta ya mchanga wa kikaboni ya Titan. Lakini kuzipima karibu na ikweta ni vigumu: mbinu inayotegemea ramani za halijoto za Cassini haifanyi kazi huko.

Mshangao kutoka 2016–2017

Uchunguzi wa awali kwa ALMA, Atacama Large Millimeter/submillimeter Array nchini Chile, ulikuwa umegundua jambo lisilotarajiwa: kati ya Agosti 2016 na Mei 2017, upepo wa ikweta karibu na kimo cha km 1,000 ulishuka kwa 47%, kutoka mita 373 hadi 196 kwa sekunde. Modeli za hali ya hewa za Titan, ambazo sehemu yake ya juu huishia karibu km 500, hazizalishi mabadiliko kama hayo.

Martin Cordiner wa Kituo cha Safari za Anga cha Goddard cha NASA na wenzake kutoka Yale, Bristol, Caltech, Taasisi ya Sayansi ya Darubini ya Anga na taasisi nyingine walilenga kuchunguza tabaka la chini zaidi la angahewa kwa muda mrefu zaidi.

Kusoma upepo ndani ya molekuli

Timu iliichunguza asetonitrili (CH₃CN), molekuli iliyo katika angahewa ya Titan, katika tarehe tano mpya kati ya Juni 2022 na Mei 2023, na ikachambua upya tarehe mbili za kumbukumbu kutoka 2016 na 2017. Upande mmoja wa ukingo wa mwezi, gesi inakuja kuelekea kwetu; upande mwingine, inaondoka. Mabadiliko madogo sana katika masafa ya mistari yake ya redio — athari ya Doppler — hutoa kasi ya upepo.

Kipimo ni nyeti zaidi karibu na kimo cha km 250, katika masafa ya km 200 hadi 490 — tabakastratosi ya juu na tabakamesosi ya chini. Tarehe saba zinashughulikia karibu majira mazima ya Titan, kuanzia mwishoni mwa vuli ya kusini hadi mwishoni mwa majira ya baridi ya kusini.

Kasi, na kigeugeu

Pepo za kasi zaidi daima ziko ndani ya takriban nyuzi 10 za ikweta, hadi 240 ± 26 m/s mnamo Agosti 2016.
Kuanzia 2016 hadi Juni 2022, upepo wa latitudo za chini ulipungua kasi taratibu kwa 46%, hadi m 130/s.
Kisha ulibadilikabadilika kati ya takriban m 130 na 170/s, ukiwa na miruko ya takriban m 40/s.
Kati ya 12 Aprili na 9 Mei 2023 — siku 27 tu za Dunia, chini ya siku mbili za Titan — ulipanda kutoka m 120 hadi 159/s, ongezeko la 33%. Katika wiki hizo hizo, pepo za latitudo za juu zilibaki thabiti.

Waandishi wanaliita hili ugunduzi wa kwanza wa mabadiliko makubwa na yanayoendelea katika pepo za ikweta za Titan kwa vipindi vya takriban mwezi mmoja au chini yake.

Mnamo 2022–2023 wasifu wa upepo pia ulionyesha sehemu mbili: mkanda karibu na ikweta na mkanda wa pili kati ya nyuzi 40 na 60 kusini — mkondo-jeti wa majira ya baridi ambao modeli zinautabiri na ambao Cassini iliuona.

Kile modeli zinachokosa

Modeli mbili za kisasa za mzunguko wa jumla, TitanWRF na TAM, zinazalisha upya mwenendo wa polepole wa majira: kushuka kwa muda mrefu, kisha kupanda kwa kiasi zaidi. Katika latitudo za juu, kasi zao za upepo zinakaribia vipimo kwa takriban 30%.

Lakini modeli hizo zinaweka pepo za kasi zaidi katika latitudo za juu za majira ya baridi, karibu nyuzi 40 hadi 50 kusini, na pepo zao za ikweta ni polepole kupita kiasi hadi mara mbili, pengo likiwa kubwa zaidi karibu na kipeo cha jua (solstice). Hakuna inayonasa miruko ya ghafla ya kipimo cha mwezi, angalau katika wastani wao wa miaka kumi. Modeli zote mbili zinatoa matokeo yanayofanana ingawa ni TAM pekee inayojumuisha mawingu na mvua ya methani, jambo linaloashiria kwamba michakato ya unyevu ina umuhimu mdogo katika vimo hivi.

Mawimbi katika anga linalozunguka polepole

Waandishi wanapendekeza kwamba mabadiliko ya ghafla yanatokana na kutokuwa thabiti kwa angahewa. Katika uigaji, mawimbi yanayoitwa kutokuwa thabiti kwa Rossby–Kelvin hubeba momentamu ya angular kuelekea ikweta na kuendesha mzunguko wa kupita kiasi; kudhoofika kwa muda kungeweza kueleza kupungua kasi kwa ghafla. Karibu na kipeo cha jua, data pia zinadokeza momentamu ya angular ikisogea kuelekea chini, kutoka vimo vya juu hadi vya chini.

Pendekezo lao kwa waundaji wa modeli: kupandisha sehemu ya juu ya modeli za Titan kutoka takriban km 500 hadi takriban km 1,000, kuboresha gridi yao ya wima, na kuendelea kuchunguza kwa ALMA. Mkondo-jeti wa ikweta unaobadilika sana juu ya mwezi unaozunguka polepole ni, wanabainisha, kisa cha majaribio kwa angahewa nyingine zinazozunguka kupita kiasi, ndani ya Mfumo wa Jua na nje yake.