Dünya standartlarına göre Satürn’ün uydusu Titan tuhaf bir yer. Merkür gezegeninden daha büyük olan Titan, kalın bir atmosferle (Güneş Sistemi’nde bir atmosfere sahip olan tek uydu) sarmalanmış ve metan ve de etan gibi sıvı hidrokarbonlardan nehirler ve denizlerle kaplı durumdadır. Bunların altında su buzundan kalın bir kabuk var ve bunun da altında yaşama ev sahipliği yapması muhtemel bir sıvı su okyanusu bulunuyor olabilir.
On yıllar süren ölçümler ve hesaplamalar, Titan’ın Satürn çevresindeki yörüngesinin genişlediğini, yani uydunun gezegenden gittikçe uzaklaştığını ortaya koyuyor. Üstelik bu beklenenden 100 kat daha hızlı gerçekleşiyor. Araştırma, Titan’ın Satürn’e çok daha yakın bir şekilde doğduğunu ve 4,5 milyar yılda 1,2 milyon kilometre mesafedeki şimdiki konumuna göç ettiğini gösteriyor.
Yeni yayınlanan makalenin yazarlarından ve Caltech’ten teorik astrofizikçi Jim Fuller “daha önceki çalışmaların çoğu Titan ya da Jüpiter’in uydusu Callisto gibi uyduların, şimdi gördüğümüze benzer bir yörünge mesafesinde oluştuklarını öngörmüştü” diyor. “Bu, Satürn uydu sistemi ve muhtemelen halkalarının önceden düşünülene göre daha dinamik şekilde oluştukları ve evrimleştikleri anlamına geliyor.
Ay da Dünya’dan Uzaklaşıyor ama Ay’ı kaybetmeyeceğiz
Yörünge göçünün temellerini anlamak için Ay’a bakabiliriz. Dünya’nın uydusu dönerken gezegene küçük bir kütle çekimi uygular. Gelgitlere sebep olan şey de budur: Ay’ın ritmik çekişleri Dünya okyanuslarının bir yandan diğerine şişmesine yol açar. Dünya’nın içindeki sürtünme işlemleri bu enerjinin bir kısmını ısıya dönüştürür ve Dünya’nın kütle çekim alanını bozar, böylece Dünya yörüngesinde Ay’ı ileri çeker. Bu da Ay’ın enerji kazanmasına ve yılda yaklaşık 3,8 santimetrelik bir hızla gitgide Dünya’dan uzaklaşmasına sebep olur. Ama bu süreç gerçekten de yavaş; hem Dünya hem de Ay kabaca altı milyar yıl içinde Güneş tarafından yutulana kadar Ay’ı “kaybetmeyeceğiz”.
Titan da Satürn’e benzer bir çekim uygular, ama Satürn’ün içindeki sürtünme işlemlerinin gazlı kompozisyonundan dolayı genelde Dünya içindekilere kıyasla daha zayıf oldukları düşünülüyor. Standart teoriler, Satürn’e uzaklığı yüzünden Titan’ın en fazla yılda 0,1 santimetrelik bir hızla uzaklaşması gerektiğini öngörüyor. Ama yeni sonuçlar bu kestirimle çelişiyor.
Nature Astronomy makalesinde detaylandırılan çalışmada iki araştırma ekibi, Titan’ın 10 yıllık bir periyodda yörüngesini ölçmek için farklı teknikler kullandılar. Astrometri adı verilen bir teknik, Cassini uzay aracı tarafından çekilen fotoğraflarda Titan’ın arka plan yıldızlarına göre konumunun kesin ölçümlerini ortaya çıkardı. Radyometri adı verilen diğer teknikse Titan’ın kütle çekim etkisi tarafından değiştirilirken Cassini’nin hızını ölçtü.
Çalışmanın başyazarı Valéry Lainey tamamen bağımsız iki veri seti ve iki farklı analiz yöntemi kullanarak tam uyumlu sonuçlar elde ettiklerini belirtiyor. Lainey astrometri ekibiyle çalıştı.
Yeni değerler düşünülenin 100 katı daha fazla
Sonuçlar aynı zamanda 2016’da Fuller tarafından ileri sürülen ve Titan’ın göç hızının standart gelgit teorilerinin tahmin ettiğinden çok daha hızlı olacağını öngören teoriyle de uyumlu. Fuller’in teorisi Titan’ın, belirli bir frekansta kütle çekimle Satürn’ü sıkıştırması gerektiğini ve bunun bir salıncakta bacaklarınızı doğru zamanlamayla sallamanızın sizi sürekli daha yükseğe taşımasına benzer şekilde gezegenin güçlü bir biçimde salınmasına yol açacağını söylüyor. Bu gelgit zorlamasına rezonans kilitlenmesi adı veriliyor. Fuller, Satürn’ün salınımının yüksek genliğinin çok miktarda enerji harcayacağını ve nihayetinde Titan’ın daha önce düşünülenden daha yüksek bir hızda gezegenden uzaklaşmasına yol açacağını öne sürüyor. Gerçekten de gözlemler Titan’ın yılda 11 santimetrelik bir hızla Satürn’den uzaklaştığını gösterdi. Bu, önceki teorilerin tahmin ettiğinin 100 katından daha hızlı.
Fuller “rezonans kilitlenmesi teorisi pek çok astrofiziksel sisteme uygulanabilir” diyor. “Şimdi aynı fiziğin çift yıldız sistemlerinde, ya da ötegezegen sistemlerinde de olup olamayacağını görmek için bazı teorik çalışmalar yapıyorum” diye de ekliyor.