TİTAN’IN RÜZGÂRLARI 27 GÜNDE ÜÇTE BİR HIZLANIYOR

Satürn’ün en büyük uydusu Titan’ın kalın bir atmosferi var — yüzeyde 1,45 bar —; yaklaşık %98 azot ve %2 metandan, ayrıca koca bir nitril ve hidrokarbon kimyasından oluşuyor. Yavaş döner, her 15,9 Dünya gününde bir. Yine de atmosferi süper dönüş (superrotation) yapar: rüzgârlar tüm uydunun çevresinde, katı gövdenin dönüşünden çok daha hızlı dolanır.

Bu rüzgârlar önce dolaylı olarak çıkarsandı, ardından 150 km’nin altında Cassini–Huygens görevinin Doppler ölçümleriyle doğrulandı. Kimyasalları gündüz ile gece arasında karıştırırlar, kış kutup girdabında molekülleri hapsetmeye yardım ederler ve Titan’ın organik kum tepelerini biçimlendirdikleri düşünülür. Ama onları ekvatora yakın ölçmek zordur: Cassini sıcaklık haritalarına dayanan yöntem orada işe yaramaz.

2016–2017’den bir sürpriz

Şili’deki Atacama Büyük Milimetre/milimetre altı Dizisi ALMA ile yapılan önceki gözlemler beklenmedik bir şey bulmuştu: Ağustos 2016 ile Mayıs 2017 arasında, yaklaşık 1.000 km yükseklikteki ekvator rüzgârı saniyede 373 metreden 196 metreye, %47 düşmüştü. Tepesi yaklaşık 500 km’de biten Titan iklim modelleri böyle salınımlar üretmiyor.

NASA Goddard Uzay Uçuş Merkezi’nden Martin Cordiner ile Yale, Bristol, Caltech, Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü ve diğer kurumlardan meslektaşları, atmosferin daha alçak bir katmanını daha uzun bir süre boyunca izlemeye koyuldu.

Rüzgârı bir molekülde okumak

Ekip, Titan’ın atmosferindeki bir molekül olan asetonitrili (CH₃CN) Haziran 2022 ile Mayıs 2023 arasında beş yeni tarihte gözlemledi ve 2016 ile 2017’den iki arşiv tarihini yeniden analiz etti. Uydunun bir kenarında gaz bize doğru gelir; diğerinde uzaklaşır. Radyo çizgilerinin frekansındaki minik kayma — Doppler etkisi — rüzgâr hızını verir.

Ölçüm en çok yaklaşık 250 km yükseklikte, 200 ila 490 km aralığında duyarlı — üst stratosfer ve alt mezosfer. Yedi tarih, güney sonbaharının sonlarından güney kışının sonlarına kadar neredeyse tam bir Titan mevsimini kapsıyor.

Hızlı ve kararsız

• En hızlı rüzgârlar her zaman ekvatorun yaklaşık 10 derece yakınında; Ağustos 2016’da saniyede 240 ± 26 metreye kadar.
• 2016’dan Haziran 2022’ye kadar düşük enlem rüzgârı düzenli olarak %46 yavaşladı ve saniyede 130 metreye indi.
• Ardından saniyede yaklaşık 130 ile 170 metre arasında dalgalandı; kabaca saniyede 40 metrelik sıçramalarla.
• 12 Nisan ile 9 Mayıs 2023 arasında — yalnızca 27 Dünya gününde, iki Titan gününden kısa bir sürede — saniyede 120 metreden 159 metreye çıktı; %33’lük bir artış. Aynı haftalarda yüksek enlem rüzgârları sabit kaldı.

Yazarlar bunu, Titan’ın ekvator rüzgârlarında yaklaşık bir ay ya da daha kısa zaman ölçeklerinde güçlü, süregiden değişimlerin ilk saptanması olarak nitelendiriyor.

2022–2023’te rüzgâr profili iki lob da gösterdi: ekvatora yakın bir bant ve 40 ile 60 derece güney arasında ikinci bir bant — modellerin öngördüğü ve Cassini’nin görmüş olduğu kış jeti.

Modellerin kaçırdığı

İki son teknoloji genel dolaşım modeli, TitanWRF ve TAM, yavaş mevsimsel eğilimi yeniden üretiyor: uzun düşüş, ardından daha ılımlı bir artış. Yüksek enlemlerde rüzgâr hızları gözlemlere yaklaşık %30 yaklaşıyor.

Ama modeller en hızlı rüzgârları yüksek kış enlemlerine, yaklaşık 40 ila 50 derece güneye yerleştiriyor ve ekvator rüzgârları iki kata kadar fazla yavaş; fark gündönümü civarında en büyük. Hiçbiri, en azından on yıllık ortalamalarında, ani ay ölçekli sıçramaları yakalamıyor. Yalnızca TAM metan bulutlarını ve yağmurunu içermesine rağmen iki model benzer sonuçlar veriyor; bu da nemli süreçlerin bu yüksekliklerde pek önemli olmadığını düşündürüyor.

Yavaş dönen bir gökyüzünde dalgalar

Yazarlar ani değişimlerin atmosferik kararsızlıklardan kaynaklandığını öne sürüyor. Simülasyonlarda Rossby–Kelvin kararsızlıkları denen dalgalar açısal momentumu ekvatora taşıyor ve süper dönüşü sürüyor; geçici bir zayıflama ani bir yavaşlamayı açıklayabilir. Gündönümü civarında veriler, açısal momentumun yüksek irtifalardan alçak irtifalara doğru aşağı indiğine dair ipuçları da veriyor.

Modelcilere önerileri: Titan modellerinin tepesini yaklaşık 500 km’den yaklaşık 1.000 km’ye çıkarmak, dikey ızgaralarını inceltmek ve ALMA ile izlemeyi sürdürmek. Yavaş dönen bir uydunun üzerinde güçlü biçimde değişken bir ekvator jeti, diye belirtiyorlar, Güneş Sistemi’ndeki ve ötesindeki diğer süper dönüşlü atmosferler için bir test vakası.