শনির একটি চাঁদ কি টাইটানের বরফে তৈরি?
শনির ব্যবস্থায় দুটি অদ্ভুত বিষয় আছে। আইয়াপেটাস, এর বড় চাঁদগুলোর একটি, অস্বাভাবিকভাবে বরফে সমৃদ্ধ: বহিঃসৌরজগতের বড় বরফময় বস্তুগুলোর — কোয়াওয়ার, প্লুটো, ট্রাইটন — তুলনায় এতে শিলার চেয়ে অনেক বেশি পানি আছে। কোয়াওয়ার আইয়াপেটাসের চেয়ে ছোট, তবু অনেক বেশি ঘন। আর টাইটান, শনির দানবীয় চাঁদ, প্রত্যাশার চেয়ে বেশি প্রসারিত একটি কক্ষপথে চলে (আজ ০.০২৯ উৎকেন্দ্রিকতা)।
টাইটান শনি থেকে প্রায় ১২ লক্ষ কিলোমিটার দূরে প্রদক্ষিণ করে; আইয়াপেটাস প্রায় ৩৬ লক্ষ কিলোমিটার দূরে।
এক সংঘর্ষ, দুই ধাঁধা?
সান হোসে স্টেট বিশ্ববিদ্যালয়ের ইগনাসিও মোসকেইরা একটি ধারণা যাচাই করেছেন, যা তিনি ২০০৫ সালে পি. আর. এস্ত্রাদার সঙ্গে প্রস্তাব করেছিলেন: টাইটানে একটি বিশাল সংঘর্ষ। সংঘর্ষটি টাইটানের বাইরের ম্যান্টল থেকে বরফকে শনির চারপাশের দূরবর্তী কক্ষপথে ছুড়ে দিত, যেখানে তা জড়ো হয়ে আইয়াপেটাস গড়ে তুলতে পারত। একই আঘাত টাইটানের কক্ষপথকে প্রসারিত করত।
এই দৃশ্যকল্প “আঘাত করে পালানো” (hit-and-run) সংঘর্ষ থেকে ধার নেওয়া, যা বুধের অস্বাভাবিক বড় লোহার কেন্দ্র ব্যাখ্যা করতে আগেই ব্যবহৃত হয়েছে: আঘাতকারী বস্তুর পাথুরে কেন্দ্র উড়ে চলে যায়, আর ম্যান্টল থেকে খসে পড়া বরফ পেছনে থেকে যায়।
সিমুলেশন কী দেখায়
গবেষণাটি শনির মহাকর্ষ-সহ ত্রিমাত্রিক সংঘর্ষ সিমুলেশন (লরেন্স লিভারমোর ন্যাশনাল ল্যাবরেটরির Spheral কোড দিয়ে) ব্যবহার করে, তারপর ধ্বংসাবশেষকে কয়েক দিন, কয়েক বছর এবং ৫০ বছর পর্যন্ত অনুসরণ করে। দুটি বস্তুরই একটি পাথুরে কেন্দ্র ও একটি বরফময় ম্যান্টল আছে।
দৃশ্যকল্প ১ — শনির ব্যবস্থার বাইরে থেকে আসা আঘাতকারী। টাইটানের দশ ভাগের এক ভাগ ভরের একটি বস্তু সেকেন্ডে ১০ কিমি বেগে তির্যকভাবে আঘাত করে।
- পাঁচ দিন পরও প্রায় ৩.৫ আইয়াপেটাস-ভরের ধ্বংসাবশেষ শনির সঙ্গে আবদ্ধ থাকে, যার ৮৩ % বরফ।
- সেই বরফের ৯৫ % আসে টাইটানের ম্যান্টল থেকে।
- বরফের একটি নমুনা এমন কক্ষপথে চলে যা আইয়াপেটাসের দূরত্ব ছাড়িয়ে পৌঁছায়।
- আঘাতকারীর পাথুরে কেন্দ্র চিরতরে শনি থেকে পালিয়ে যায়।
- টাইটানের কক্ষীয় উৎকেন্দ্রিকতা লাফিয়ে প্রায় ০.১৩ হয়।
দৃশ্যকল্প ২ — আগে থেকেই শনিকে প্রদক্ষিণ করা একটি সঙ্গী। টাইটানের এক-চতুর্থাংশ ভরের একটি বস্তু ৪৫° কোণে ও সেকেন্ডে প্রায় ৩.৭ কিমি বেগে আঘাত করে।
- এটি ০.৬০ আইয়াপেটাস-ভরের বরফ ছাড়ে।
- এর পাথুরে কেন্দ্র টাইটানকে ছুঁয়ে পেরিয়ে যায়, তারপর — একটি রানে — ৬.৯ বছর পর ফিরে এসে টাইটানে আঘাত করে। মিলিত হওয়ার পর টাইটানের উৎকেন্দ্রিকতা হবে প্রায় ০.১০।
সীমাবদ্ধতা, লেখকের নিজের ভাষায়
এগুলো নিম্ন বিভেদনের “পাইলট” সিমুলেশন — প্রতি আইয়াপেটাস-ভরে মাত্র প্রায় ২৭টি কণা। এগুলো টুকরোর আকার আলাদা করে দেখায় না এবং এদের অভিসৃতি (convergence) প্রমাণিত নয়; ফিরে আসার সময় সাংখ্যিক সেটিংয়ের প্রতি সংবেদনশীল।
সবচেয়ে বড় কথা, সিমুলেশনে আইয়াপেটাস তৈরি হয় না। বরফ গিয়ে পড়ে অত্যন্ত লম্বাটে কক্ষপথে, যা এখনো টাইটানের পথ অতিক্রম করে। আইয়াপেটাসের দূরত্বে একটি বৃত্তাকার কক্ষপথে থিতু হতে এর লাগবে ৬৭ থেকে ৮৬ % বেশি কৌণিক ভরবেগ — যা হয়তো অবশিষ্ট গ্যাস বা ধ্বংসাবশেষের একটি চাকতি কক্ষপথগুলোকে ধীর ও গোল করে জোগাতে পারে। সেই ধাপটি মডেল করা হয়নি। টাইটানের বর্তমান উৎকেন্দ্রিকতাও সিমুলেট করা মানের চেয়ে কম, তাই পরবর্তী একটি অবমন্দনও (damping) লাগবে।
কী টেকে, কী এখনো দেখানো বাকি
দৃশ্যকল্পের প্রথম ধাপটি টেকে: একটি সংঘর্ষ কয়েক আইয়াপেটাস-ভরের সমান বরফের একটি ভান্ডার তৈরি করতে পারে, যার বেশিরভাগ টাইটান থেকে ছিঁড়ে আসা, আর একই সঙ্গে টাইটানের কক্ষপথ প্রসারিত করতে পারে। বাকিটা — আইয়াপেটাসকে জোড়া লাগানো এবং তার কক্ষপথকে বৃত্তাকার করা — এখনো দেখানো বাকি। লেখক আরও প্রস্তাব করেন যে অবশিষ্ট গ্যাসের একটি চাকতি শনির ব্যবস্থার অন্য বৈশিষ্ট্যগুলোও ব্যাখ্যা করতে পারে, যেমন এর বরফময় ভেতরের চাঁদ ও বলয়; এগুলো ধারণা, ফলাফল নয়।