यहां तक कि भले ही कैसिनी 15 सितंबर, 2017 को ऑर्बिटर ने अपने मिशन को समाप्त कर दिया, यह शनि और उसके सबसे बड़े चंद्रमा, टाइटन पर इकट्ठा किया गया डेटा अचरज और विस्मित करना जारी रखता है। तेरह वर्षों के दौरान, जिसने शनि की परिक्रमा की और उसके चंद्रमाओं के फ्लाईबिस का संचालन किया, जांच ने टाइटन के वातावरण, सतह, मीथेन झीलों और समृद्ध कार्बनिक वातावरण पर डेटा का खजाना इकट्ठा किया, जिसे वैज्ञानिक जारी रखना चाहते हैं।
उदाहरण के लिए, टाइटन पर रहस्यमय "रेत के टीलों" की बात है, जो प्रकृति में जैविक प्रतीत होते हैं और जिनकी संरचना और उत्पत्ति एक रहस्य बनी हुई है। इन रहस्यों को दूर करने के लिए, जॉन हॉपकिंस यूनिवर्सिटी (JHU) के वैज्ञानिकों की एक टीम और अनुसंधान कंपनी नैनोमैकेनिक्स ने हाल ही में टाइटन के टीलों का अध्ययन किया और निष्कर्ष निकाला कि वे टाइटन के भूमध्यरेखीय क्षेत्रों में बनने की संभावना है।
उनका अध्ययन, "टाइटन सैंड कहाँ से आता है: टाइटन सैंड उम्मीदवारों के यांत्रिक गुणों से अंतर्दृष्टि", हाल ही में ऑनलाइन दिखाई दिया और इसे प्रस्तुत किया गया है जर्नल ऑफ जियोफिजिकल रिसर्च: प्लेनेट्स। अध्ययन का नेतृत्व जेएचयू में पृथ्वी और ग्रह विज्ञान विभाग (ईपीएस) के एक स्नातक छात्र ज़िंगटिंग यू ने किया, और इसमें ब्रायन क्रॉफोर्ड द्वारा प्रदान किए गए समर्थन के साथ ईपीएस सहायक प्रोफेसर सारा होर्स्ट (यू के सलाहकार) चाओ हे, और पेट्रीसिया मैकगूगन शामिल थे। नैनोमैकेनिक्स इंक
इसे तोड़ने के लिए, टाइटन के रेत के टीलों को मूल रूप से देखा गया था कैसिनी भूमध्य रेखा के पास शांगरी-ला क्षेत्र में रडार उपकरण। प्राप्त की गई छवियां लंबी, रैखिक अंधेरे लकीरों को दिखाती हैं जो पृथ्वी पर पाए जाने वाले पवन-प्रवाह वाले टीलों की तरह दिखती थीं। उनकी खोज के बाद से, वैज्ञानिकों ने यह प्रमाणित किया है कि वे हाइड्रोकार्बन के अनाज से युक्त हैं जो टाइटन के वातावरण से सतह पर बसे हैं।
अतीत में, वैज्ञानिकों ने अनुमान लगाया है कि वे टाइटन की मीथेन झीलों के आसपास के उत्तरी क्षेत्रों में बनाते हैं और चंद्रमा की हवाओं द्वारा विषुवतीय क्षेत्र में वितरित किए जाते हैं। लेकिन ये दाने वास्तव में कहां से आए और इन दानी जैसी संरचनाओं में कैसे वितरित किए गए, यह एक रहस्य बना हुआ है। हालाँकि, जैसा कि यू ने स्पेस मैगज़ीन को ईमेल के माध्यम से समझाया, जो कि इन टीलों को रहस्यमय बनाता है।
कैसिनी-ह्यूजेंस मिशन से पहले टाइटन पर किसी ने भी रेत के टीलों को देखने की उम्मीद नहीं की थी, क्योंकि टाइटन पर हवाओं की गति का अनुमान लगाने वाले वैश्विक परिसंचरण मॉडल टिब्बा बनाने के लिए सामग्रियों को उड़ाने के लिए बहुत कमजोर हैं। हालांकि, कैसिनी के माध्यम से हमने विशाल रेखीय टिब्बा क्षेत्रों को देखा जो टाइटन के भूमध्यरेखीय क्षेत्रों का लगभग 30% कवर करते हैं!
"दूसरा, हमें यकीन नहीं है कि टाइटन रेत कैसे बनती है। टाइटन पर मौजूद सामग्री पृथ्वी पर उन लोगों से पूरी तरह से अलग है। पृथ्वी पर, टिब्बा सामग्री मुख्य रूप से सिलिकेट चट्टानों से प्राप्त रेत के टुकड़े हैं। टाइटन पर रहते हुए, टिब्बा पदार्थ जटिल ऑर्गेनिक्स हैं जो वायुमंडल में फोटोकैमिस्ट्री द्वारा निर्मित होते हैं, जमीन पर गिरते हैं। अध्ययन से पता चलता है कि टिब्बा कण बहुत बड़े (कम से कम 100 माइक्रोन) हैं, जबकि फोटोकैमिस्ट्री से बने कार्बनिक कण सतह के पास अभी भी बहुत छोटे हैं (केवल 1 माइक्रोन के आसपास)। इसलिए हमें यकीन नहीं है कि छोटे कार्बनिक कण कैसे बड़े रेत टिब्बा कणों में बदल जाते हैं (आपको एक एकल रेत कण बनाने के लिए एक लाख छोटे कार्बनिक कणों की आवश्यकता होती है!)।
“तीसरा, हम यह भी नहीं जानते हैं कि वायुमंडल में कार्बनिक कणों को टिब्बा कणों को बनाने के लिए बड़ा बनने के लिए कहां संसाधित किया जाता है। कुछ वैज्ञानिकों का मानना है कि इन कणों को टिब्बा कणों के निर्माण के लिए हर जगह संसाधित किया जा सकता है, जबकि कुछ अन्य शोधकर्ताओं का मानना है कि उनके गठन को टाइटन के तरल पदार्थ (मीथेन और ईथेन) के साथ शामिल करने की आवश्यकता है, जो वर्तमान में केवल ध्रुवीय क्षेत्रों में स्थित हैं। "
इस पर प्रकाश डालने के लिए, यू और उसके सहयोगियों ने स्थलीय और बर्फीले दोनों पिंडों पर ले जाने वाली सामग्री का अनुकरण करने के लिए कई प्रयोग किए। इसमें कई प्राकृतिक पृथ्वी रेत का उपयोग किया गया था, जैसे सिलिकेट बीच रेत, कार्बोनेट रेत और सफेद गेसपम रेत। टाइटन पर पाए जाने वाले प्रकार की सामग्रियों का अनुकरण करने के लिए, उन्होंने प्रयोगशाला में उत्पादित थोलिंस का उपयोग किया, जो मीथेन के अणु हैं जो यूवी विकिरण के अधीन हैं।
थोलिंस का उत्पादन विशेष रूप से जैविक एरोसोल के प्रकार और फोटोकैमिस्ट्री स्थितियों को फिर से बनाने के लिए किया गया था जो टाइटन पर आम हैं। यह जॉन्स हॉपकिन्स विश्वविद्यालय में प्लैनेटरी HAZE रिसर्च (PHAZER) प्रायोगिक प्रणाली का उपयोग करके किया गया था - जिसके लिए प्रिंसिपल इन्वेस्टिगेटर सारा हॉर्स्ट है। अंतिम चरण में नकली रेत और थोलिन के यांत्रिक गुणों का अध्ययन करने के लिए एक नैनोइन्सेफिकेशन तकनीक (ब्रायन क्रॉफर्ड ऑफ़ नैनोमेट्रिक्स इंक) का उपयोग करना शामिल था।
इसने रेत गतिशीलता और थोलिंस को एक पवन सुरंग में रखने के लिए उनकी गतिशीलता का निर्धारण किया और यह देखने के लिए कि क्या उन्हें समान पैटर्न में वितरित किया जा सकता है। जैसा कि यू ने समझाया:
“अध्ययन के पीछे प्रेरणा तीसरे रहस्य का जवाब देने की कोशिश करना है। यदि टिब्बा पदार्थों को तरल पदार्थों के माध्यम से संसाधित किया जाता है, जो टाइटन के ध्रुवीय क्षेत्रों में स्थित हैं, तो उन्हें डंडे से टाइटन के इक्वेटोरियल क्षेत्रों में ले जाने के लिए पर्याप्त मजबूत होना चाहिए, जहां अधिकांश टिब्बा स्थित हैं। हालाँकि, हम जिस थोलिन का उत्पादन लैब में करते हैं, वह बहुत कम मात्रा में होता है: हमने जो थोलिन फिल्म बनाई है उसकी मोटाई केवल 1 माइक्रोन के आसपास है, मानव बालों की मोटाई का लगभग 1 / 10-1 / 100 है। इससे निपटने के लिए, हमने माप करने के लिए नैनोइंडेंटेशन नामक एक बहुत ही पेचीदा और सटीक नैनोस्केल तकनीक का इस्तेमाल किया। भले ही उत्पादित इंडेंट और दरार सभी नैनोमीटर तराजू में हैं, फिर भी हम यंग के मापांक (कठोरता का सूचक), नैनोइंडेंटेशन कठोरता (कठोरता), और फ्रैक्चर क्रूरता (भंगुरता का सूचक) जैसी यांत्रिक गुणों को ठीक से निर्धारित कर सकते हैं। "
अंत में, टीम ने निर्धारित किया कि टाइटन पर पाए जाने वाले कार्बनिक अणु पृथ्वी पर सबसे नरम रेत की तुलना में बहुत नरम और अधिक भंगुर हैं। सीधे शब्दों में कहें तो, उनके द्वारा उत्पादित थैलिन टाइटन की उत्तरी मीथेन झीलों और भूमध्यरेखीय क्षेत्र के बीच स्थित विशाल दूरी की यात्रा करने की ताकत नहीं दिखाई देती थी। इस से, उन्होंने निष्कर्ष निकाला कि टाइटन पर कार्बनिक रेत जहां वे स्थित हैं, के पास बनने की संभावना है।
"और उनके गठन में टाइटन पर तरल पदार्थ शामिल नहीं हो सकते हैं, क्योंकि इसके लिए टाइटन के ध्रुवों से भूमध्य रेखा तक 2000 किलोमीटर की एक बड़ी परिवहन दूरी की आवश्यकता होगी," यू ने कहा। “भूमध्य रेखा तक पहुंचने से पहले नरम और भंगुर कार्बनिक कणों को धूल में पीस दिया जाएगा। हमारे अध्ययन ने एक पूरी तरह से अलग विधि का उपयोग किया और कैसिनी टिप्पणियों से निकले कुछ परिणामों को प्रबलित किया। "
अंत में, यह अध्ययन शोधकर्ताओं के लिए एक नई दिशा का प्रतिनिधित्व करता है जब यह टाइटन और सौर मंडल के अन्य निकायों के अध्ययन की बात आती है। जैसा कि यू ने बताया, अतीत में, शोधकर्ता अधिकतर विवश थे कैसिनी डेटा और मॉडलिंग टाइटन के रेत के टीलों के बारे में सवालों के जवाब देने के लिए। हालांकि, यू और उसके सहयोगियों ने इन सवालों के समाधान के लिए प्रयोगशाला-निर्मित एनालॉग का उपयोग करने में सक्षम थे, इस तथ्य के बावजूद कि ए कैसिनी मिशन अब समाप्ति पर है।
क्या अधिक है, यह सबसे हालिया अध्ययन के लिए निश्चित है क्योंकि वैज्ञानिकों ने इसे जारी रखा है कैसिनी टाइटन को भविष्य के मिशन की प्रत्याशा में डेटा। इन मिशनों का उद्देश्य टाइटन के रेत के टीलों, मीथेन झीलों और समृद्ध कार्बनिक रसायन विज्ञान का अधिक विस्तार से अध्ययन करना है। जैसा कि यू ने समझाया:
"[ओ] उर परिणाम न केवल टाइटन के टिब्बा और रेत की उत्पत्ति को समझने में मदद कर सकते हैं, बल्कि यह टाइटन पर संभावित भविष्य के लैंडिंग मिशनों के लिए महत्वपूर्ण जानकारी प्रदान करेगा, जैसे ड्रैगनफ्लाई (दो प्रस्तावों में से एक) (बारह प्रस्तावों में से) नासा के न्यू फ्रंटियर्स कार्यक्रम द्वारा आगे की अवधारणा विकास)। टाइटन पर जीवों के भौतिक गुण वास्तव में टाइटन पर कुछ रहस्यों को सुलझाने के लिए अद्भुत सुराग प्रदान कर सकते हैं।
"हमने जेजीआर-ग्रहों (2017, 122, 2610-2622) में पिछले साल प्रकाशित एक अध्ययन में, हमें पता चला कि थोलिन कणों के बीच इंटरपार्टिकल फोर्स पृथ्वी पर आम रेत की तुलना में बहुत बड़ी हैं, जिसका अर्थ है कि टाइटन पर ऑर्गेनिक्स बहुत अधिक है पृथ्वी पर सिलिकेट रेत की तुलना में कोइशिव (या स्टिकर)। इसका मतलब यह है कि हमें टाइटन पर रेत के कणों को उड़ाने के लिए एक बड़ी हवा की गति की आवश्यकता है, जो पहले रहस्य का जवाब देने में मॉडलिंग शोधकर्ताओं की मदद कर सकता है। इससे यह भी पता चलता है कि टाइटन की रेत को वातावरण में कार्बनिक कणों के सरल जमावट द्वारा बनाया जा सकता है, क्योंकि वे एक साथ चिपकना बहुत आसान हैं। यह टाइटन के रेत के टीलों के दूसरे रहस्य को समझने में मदद कर सकता है। ”
इसके अलावा, इस अध्ययन में टाइटन के अलावा अन्य निकायों के अध्ययन के निहितार्थ हैं। "हमें कई अन्य सौर मंडल निकायों, विशेष रूप से बर्फीले निकायों में बाहरी सौर मंडल, जैसे प्लूटो, नेप्च्यून के चंद्रमा ट्राइटन, और धूमकेतु 67 पी पर ऑर्गेनिक्स मिला है," यू ने कहा। “और कुछ जीव फोटोकैमिक रूप से टाइटन के समान उत्पन्न होते हैं। और हमें उन बॉडी पर विंड ब्लो फीचर (जिसे आइओलियन फीचर कहा जाता है) भी मिलते हैं, इसलिए हमारे परिणाम इन ग्रहीय निकायों पर भी लागू हो सकते हैं। "
आने वाले दशक में, कई मिशनों से बाहरी सौर मंडल के चंद्रमाओं का पता लगाने और उनके समृद्ध वातावरण के बारे में चीजों को प्रकट करने की उम्मीद की जाती है जो पृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति पर प्रकाश डालने में मदद कर सकते हैं। इसके साथ में जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप (अब 2021 में तैनात होने की उम्मीद है) इन ज्वलंत सवालों के समाधान की उम्मीद में सौर मंडल के ग्रहों का अध्ययन करने के लिए अपने उन्नत उपकरणों का भी उपयोग करेगा।
