టైటాన్ గాలులు 27 రోజుల్లో మూడో వంతు వేగం పెంచుకున్నాయి

శని గ్రహపు అతిపెద్ద చంద్రుడైన టైటాన్‌కు దట్టమైన వాతావరణం ఉంది — ఉపరితలంపై 1.45 బార్ — అది సుమారు 98% నైట్రోజన్, 2% మీథేన్‌తో, నైట్రైల్‌లు, హైడ్రోకార్బన్‌ల సంపూర్ణ రసాయన ప్రపంచంతో కూడి ఉంది. అది నెమ్మదిగా, ప్రతి 15.9 భూ దినాలకు ఒకసారి తిరుగుతుంది. అయినా దాని వాతావరణం అతిభ్రమణం (superrotation) చేస్తుంది: ఘన శరీరం తిరిగే దానికంటే గాలులు మొత్తం చంద్రుడి చుట్టూ చాలా వేగంగా తిరుగుతాయి.

ఈ గాలులను మొదట పరోక్షంగా ఊహించారు, తర్వాత కాసినీ–హ్యూగెన్స్ మిషన్ డాప్లర్ కొలతలతో 150 కి.మీ. కింద నిర్ధారించారు. అవి పగలు, రాత్రి మధ్య రసాయనాలను కలుపుతాయి, శీతాకాల ధ్రువ సుడిగుండంలో అణువులను బంధించడానికి సహాయపడతాయి, టైటాన్ సేంద్రియ ఇసుక దిబ్బలను తీర్చిదిద్దుతాయని భావిస్తారు. కానీ భూమధ్యరేఖ దగ్గర వాటిని కొలవడం కష్టం: కాసినీ ఉష్ణోగ్రత పటాలపై ఆధారపడిన పద్ధతి అక్కడ పనిచేయదు.

2016–2017 నుంచి ఒక ఆశ్చర్యం

చిలీలోని ALMA (అటకామా లార్జ్ మిల్లీమీటర్/సబ్‌మిల్లీమీటర్ అరే)తో చేసిన మునుపటి పరిశీలనలు ఊహించనిదాన్ని కనుగొన్నాయి: ఆగస్టు 2016 నుంచి మే 2017 మధ్య, సుమారు 1,000 కి.మీ. ఎత్తులోని భూమధ్యరేఖ గాలి సెకనుకు 373 నుంచి 196 మీటర్లకు, అంటే 47% పడిపోయింది. పై భాగం సుమారు 500 కి.మీ. వద్ద ఆగిపోయే టైటాన్ వాతావరణ నమూనాలు ఇలాంటి ఊగిసలాటలను ఉత్పత్తి చేయవు.

NASA గొడార్డ్ స్పేస్ ఫ్లైట్ సెంటర్‌కు చెందిన మార్టిన్ కార్డినర్ (Martin Cordiner), యేల్, బ్రిస్టల్, కాల్‌టెక్, స్పేస్ టెలిస్కోప్ సైన్స్ ఇన్‌స్టిట్యూట్, ఇతర సంస్థల సహచరులు వాతావరణంలోని దిగువ పొరను ఎక్కువ కాలం గమనించాలని సంకల్పించారు.

ఒక అణువులో గాలిని చదవడం

బృందం టైటాన్ వాతావరణంలోని ఎసిటోనైట్రైల్ (CH₃CN) అనే అణువును జూన్ 2022 నుంచి మే 2023 మధ్య ఐదు కొత్త తేదీల్లో పరిశీలించింది, 2016, 2017 నాటి రెండు ఆర్కైవ్ తేదీలను మళ్లీ విశ్లేషించింది. చంద్రుడి ఒక అంచున వాయువు మన వైపు వస్తుంది; మరో అంచున దూరంగా వెళ్తుంది. దాని రేడియో రేఖల పౌనఃపున్యంలోని అతి స్వల్ప మార్పు — డాప్లర్ ప్రభావం — గాలి వేగాన్ని ఇస్తుంది.

కొలత సుమారు 250 కి.మీ. ఎత్తు చుట్టూ అత్యంత సున్నితంగా ఉంటుంది, 200 నుంచి 490 కి.మీ. పరిధిలో — ఎగువ స్ట్రాటోస్ఫియర్, దిగువ మీసోస్ఫియర్. ఏడు తేదీలు దాదాపు ఒక పూర్తి టైటాన్ ఋతువును కవర్ చేస్తాయి, దక్షిణార్ధ గోళపు శరదృతువు చివరి నుంచి శీతాకాలపు చివరి వరకు.

వేగంగా, చంచలంగా

• అత్యంత వేగవంతమైన గాలులు ఎప్పుడూ భూమధ్యరేఖకు సుమారు 10 డిగ్రీల లోపల ఉంటాయి, ఆగస్టు 2016లో సెకనుకు 240 ± 26 మీ. వరకు.
• 2016 నుంచి జూన్ 2022 వరకు, తక్కువ అక్షాంశపు గాలి క్రమంగా 46% నెమ్మదించి, సెకనుకు 130 మీ.కు చేరింది.
• తర్వాత అది సెకనుకు సుమారు 130 నుంచి 170 మీ. మధ్య ఊగిసలాడింది, సెకనుకు సుమారు 40 మీ. దూకుళ్లతో.
• 12 ఏప్రిల్ నుంచి 9 మే 2023 మధ్య — కేవలం 27 భూ దినాల్లో, రెండు టైటాన్ రోజుల కంటే తక్కువ — అది **సెకనుకు 120 నుంచి 159 మీ.**కు పెరిగింది, 33% పెరుగుదల. అదే వారాల్లో అధిక అక్షాంశపు గాలులు స్థిరంగా ఉన్నాయి.

సుమారు ఒక నెల లేదా అంతకంటే తక్కువ కాల వ్యవధుల్లో టైటాన్ భూమధ్యరేఖ గాలుల్లో బలమైన, కొనసాగుతున్న మార్పులను తొలిసారిగా గుర్తించడం ఇదేనని రచయితలు చెబుతున్నారు.

2022–2023లో గాలి ప్రొఫైల్ రెండు ఉబ్బులను కూడా చూపించింది: భూమధ్యరేఖ సమీపంలో ఒక పట్టీ, 40 నుంచి 60 డిగ్రీల దక్షిణం మధ్య రెండో పట్టీ — నమూనాలు అంచనా వేసే, కాసినీ చూసిన శీతాకాలపు జెట్ ప్రవాహం.

నమూనాలు ఏమి కోల్పోతాయి

రెండు అత్యాధునిక సాధారణ ప్రసరణ నమూనాలు, TitanWRF, TAM, నెమ్మదైన ఋతు ధోరణిని పునరుత్పత్తి చేస్తాయి: దీర్ఘ క్షీణత, తర్వాత మరింత మితమైన పెరుగుదల. అధిక అక్షాంశాల్లో వాటి గాలి వేగాలు పరిశీలనలకు సుమారు 30% లోపల వస్తాయి.

కానీ నమూనాలు అత్యంత వేగవంతమైన గాలులను శీతాకాలపు అధిక అక్షాంశాల్లో, సుమారు 40 నుంచి 50 డిగ్రీల దక్షిణం వద్ద చూపిస్తాయి, వాటి భూమధ్యరేఖ గాలులు రెండు రెట్ల వరకు మరీ నెమ్మదిగా ఉంటాయి, అయనాంతం (solstice) చుట్టూ ఈ అంతరం అత్యధికం. కనీసం వాటి పదేళ్ల సగటుల్లో, ఏ నమూనా కూడా నెల స్థాయి ఆకస్మిక దూకుళ్లను పట్టుకోదు. కేవలం TAM మాత్రమే మీథేన్ మేఘాలు, వర్షాన్ని చేర్చినా రెండు నమూనాలు ఒకే రకమైన ఫలితాలు ఇస్తాయి, ఈ ఎత్తుల్లో తేమ ప్రక్రియలకు పెద్దగా ప్రాధాన్యం లేదని ఇది సూచిస్తుంది.

నెమ్మదిగా తిరిగే ఆకాశంలో తరంగాలు

ఆకస్మిక మార్పులు వాతావరణ అస్థిరతల నుంచి వస్తాయని రచయితలు సూచిస్తున్నారు. సిమ్యులేషన్‌లలో, రాస్‌బీ–కెల్విన్ అస్థిరతలు అనే తరంగాలు కోణీయ ద్రవ్యవేగాన్ని భూమధ్యరేఖ వైపు మోసుకెళ్లి అతిభ్రమణాన్ని నడుపుతాయి; వాటి తాత్కాలిక బలహీనత ఆకస్మిక మందగమనాన్ని వివరించగలదు. అయనాంతం చుట్టూ, కోణీయ ద్రవ్యవేగం ఎక్కువ ఎత్తుల నుంచి తక్కువ ఎత్తులకు కిందికి కదులుతున్నట్లు కూడా దత్తాంశం సూచిస్తుంది.

నమూనా రూపకర్తలకు వారి సిఫార్సు: టైటాన్ నమూనాల పై భాగాన్ని సుమారు 500 నుంచి సుమారు 1,000 కి.మీ.కు పెంచడం, వాటి నిలువు గ్రిడ్‌ను సూక్ష్మం చేయడం, ALMAతో గమనిస్తూ ఉండటం. నెమ్మదిగా తిరిగే చంద్రుడిపై బలంగా మారే భూమధ్యరేఖ జెట్, సౌర కుటుంబంలోనూ దాని ఆవలా ఉన్న ఇతర అతిభ్రమణ వాతావరణాలకు ఒక పరీక్షా ఉదాహరణ అని వారు పేర్కొన్నారు.