प्रायोगिक रडार तकनीक से टाइटन के समुद्र की संरचना का पता चलता है

शनि पर कैसिनी-ह्यूजेंस मिशन ने इतना डेटा उत्पन्न किया कि इसे एक निश्चित मूल्य देना असंभव है। यह कहना पर्याप्त है कि यह राशि बहुत बड़ी है और कई वैज्ञानिक उपकरणों ने इसे उत्पन्न किया है। उन उपकरणों में से एक रडार था जिसे टाइटन के घने वातावरण के माध्यम से देखने और चंद्रमा की असाधारण सतह की वैज्ञानिक झलक पकड़ने के लिए डिज़ाइन किया गया था।

वैज्ञानिक अभी भी इन सभी डेटा के साथ नई खोज कर रहे हैं।

हालाँकि शनि के लगभग 150 ज्ञात चंद्रमा हैं, टाइटन लगभग सभी वैज्ञानिक ध्यान आकर्षित करता है। यह शनि का सबसे बड़ा चंद्रमा और सौर मंडल का दूसरा सबसे बड़ा चंद्रमा है। लेकिन टाइटन की सतह ही इसे अलग बनाती है। यह पृथ्वी के अलावा सौरमंडल में सतही तरल पदार्थ वाली एकमात्र वस्तु है।

कैसिनी के रडार उपकरण के दो बुनियादी मोड थे: सक्रिय और निष्क्रिय। सक्रिय मोड में, इसने सतहों से रेडियो तरंगों को उछाला और जो वापस परावर्तित हुआ उसे मापा। निष्क्रिय मोड में, इसने शनि और उसके चंद्रमाओं द्वारा उत्सर्जित तरंगों को मापा। इन दोनों मोड को स्टैटिक मोड कहा जाता है।

लेकिन कैसिनी के पास एक तीसरा मोड था जिसे बिस्टैटिक मोड कहा जाता था जिसका उपयोग अधिक सीमित था। यह प्रायोगिक था और टाइटन की सतह से सिग्नल उछालने के लिए अपने रेडियो साइंस सबसिस्टम (आरएसएस) का उपयोग किया था। अंतरिक्ष यान के सेंसरों तक वापस जाने के बजाय, सिग्नल वापस पृथ्वी पर परावर्तित हो गए, जहां उन्हें नासा के एक में प्राप्त किया गया। डीप स्पेस नेटवर्क (डीएनएस) स्टेशन। गंभीर रूप से, टाइटन की सतह से उछलने के बाद, सिग्नल दो भागों में विभाजित हो गया, इसलिए इसे बिस्टैटिक नाम दिया गया।

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शोधकर्ताओं की एक टीम ने टाइटन के हाइड्रोकार्बन समुद्रों के बारे में अधिक जानने के लिए कैसिनी के द्विस्थैतिक डेटा का उपयोग किया है। उनके काम, “कैसिनी मिशन बिस्टैटिक रडार प्रयोगों से पता चला टाइटन के समुद्र की सतह के गुण,नेचर कम्युनिकेशंस में प्रकाशित किया गया है। कॉर्नेल सेंटर फॉर एस्ट्रोफिजिक्स एंड प्लैनेटरी साइंस के एक शोध सहयोगी वेलेरियो पोग्गियाली प्रमुख लेखक हैं।

डीएनएस तक पहुंचने वाले सिग्नल ध्रुवीकृत होते हैं, जिससे टाइटन पर हाइड्रोकार्बन समुद्र के बारे में अधिक जानकारी का पता चलता है। जबकि कैसिनी के रडार उपकरण से पता चला कि समुद्र कितने गहरे हैं, द्विस्थैतिक रडार डेटा शोधकर्ताओं को उनकी संरचना और सतह बनावट दोनों के बारे में बताता है।

“मुख्य अंतर,” पोग्गियाली ने कहा, “यह है कि द्विस्थैतिक जानकारी एक अधिक संपूर्ण डेटासेट है, और प्रतिबिंबित सतह की संरचना और इसकी खुरदरापन दोनों के प्रति संवेदनशील है।”

प्रायोगिक बिस्टैटिक रडार को सावधानीपूर्वक सहयोग की आवश्यकता थी।

कॉर्नेल में खगोल विज्ञान विभाग के प्रोफेसर फिलिप निकोलसन, अध्ययन के सह-लेखकों में से एक हैं। निकोलसन ने कहा, “एक द्विस्थैतिक रडार प्रयोग के सफल निष्पादन के लिए इसे डिजाइन करने वाले वैज्ञानिकों, कैसिनी मिशन योजनाकारों और नेविगेटर और प्राप्तकर्ता स्टेशन पर डेटा एकत्र करने वाली टीम के बीच उत्कृष्ट कोरियोग्राफी की आवश्यकता होती है।”

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ये परिणाम 2014 से 2016 तक चार कैसिनी फ्लाईबीज़ के बिस्टैटिक रडार डेटा पर आधारित हैं। इस काम में, शोधकर्ताओं ने टाइटन के ध्रुवीय क्षेत्रों की सतह पर तीन बड़े समुद्रों पर ध्यान केंद्रित किया: क्रैकन मारे, लिजीया मारे और पुंगा मारे।

बिस्टैटिक रडार डेटा से तीन समुद्रों के बारे में नई जानकारी सामने आई। यद्यपि वे सभी हाइड्रोकार्बन समुद्र हैं, उनकी संरचना अक्षांश और मुहाना और नदियों जैसी अन्य विशेषताओं से उनकी निकटता के आधार पर भिन्न होती है। बिस्टैटिक रडार ने टाइटन के समुद्र के ढांकता हुआ स्थिरांक को मापा। ढांकता हुआ स्थिरांक विद्युत ऊर्जा को संग्रहित करने की एक सामग्री की क्षमता है। व्यावहारिक रूप से, यह सतह की परावर्तनशीलता का माप है, इसलिए यह संरचना को प्रकट करता है। पृथ्वी के पानी का ढांकता हुआ स्थिरांक लगभग 80 है। टाइटन के मीथेन और ईथेन समुद्रों का ढांकता हुआ स्थिरांक केवल 1.7 है। क्रैकन मारे के सबसे दक्षिणी क्षेत्र में उच्चतम ढांकता हुआ स्थिरांक था।

बिस्टैटिक राडार डेटा से यह भी पता चला कि चार फ्लाईबाई के दौरान तीनों समुद्रों की सतहें शांत थीं। लहरें 3.3 मिमी, लगभग 0.13 इंच से अधिक नहीं थीं। मुहाने, जलडमरूमध्य और तटीय क्षेत्रों के पास, लहरें थोड़ी बड़ी थीं: 5.2 मिमी या 0.2 इंच। इतने छोटे कि वे बमुश्किल ‘लहर’ नाम के योग्य हैं।

बिस्टैटिक रडार डेटा से समुद्र में बहने वाली कुछ नदियों की संरचना का भी पता चला।

पोग्गियाली ने कहा, “हमारे पास यह भी संकेत हैं कि समुद्र को पानी देने वाली नदियाँ शुद्ध मीथेन हैं,” जब तक कि वे खुले तरल समुद्र में नहीं बहतीं, जो अधिक ईथेन युक्त होते हैं। यह पृथ्वी की तरह है, जब मीठे पानी की नदियाँ बहती हैं और महासागरों के खारे पानी में मिल जाती हैं।”

ये परिणाम टाइटन के हाइड्रोकार्बन समुद्र और घने वातावरण के वैज्ञानिक मॉडल से सहमत हैं। मॉडल दिखाते हैं कि टाइटन के वायुमंडल से मीथेन बरसती है और फिर उसकी झीलों और समुद्रों में प्रवाहित होती है। वे यह भी दिखाते हैं कि बारिश में केवल थोड़ी मात्रा में ईथेन और अन्य हाइड्रोकार्बन होते हैं और लगभग पूरी तरह से मीथेन होता है।

निकोलसन ने कहा, “यह टाइटन के लिए मौसम संबंधी मॉडल के साथ अच्छी तरह से फिट बैठता है, जो भविष्यवाणी करता है कि इसके आसमान से गिरने वाली ‘बारिश’ लगभग शुद्ध मीथेन होने की संभावना है, लेकिन ईथेन और अन्य हाइड्रोकार्बन की थोड़ी मात्रा के साथ।”

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कैसिनी मिशन भविष्य के मिशनों के लिए बहुत शिक्षाप्रद है। हालाँकि 2017 में शनि में गिरने के बाद इसने अपना मिशन समाप्त कर दिया, लेकिन वैज्ञानिक अभी भी इसके डेटा के विशाल भंडार के साथ नई खोज कर रहे हैं। जूनो जैसे मिशनों के ख़त्म होने पर भी यही सच होगा।

इस काम के पीछे के शोधकर्ताओं का कहना है कि कैसिनी के सभी डेटा से अभी भी बहुत कुछ सीखना बाकी है।

पोग्गियाली ने कहा, “डेटा की एक खान है जो अभी भी उन तरीकों से पूरी तरह से विश्लेषण किए जाने की प्रतीक्षा कर रही है जिससे और अधिक खोजें मिल सकें।” “यह केवल पहला कदम है।”