Niezwykłe rzeczy dzieją się na Tytanie

Pomarańczowa zagadka
Dziesięć lat temu lądownik Huygens wylądował na Tytanie. Bardzo zagadkowym, największym księżycu Saturna.
Tytan jest jedynym, poza Ziemią, ciałem kosmicznym w naszym Układzie, na powierzchni którego istnieją płynne substancje. Nie jest to jednak woda, tylko metan.
NASA

Tytan jest jedynym, poza Ziemią, ciałem kosmicznym w naszym Układzie, na powierzchni którego istnieją płynne substancje. Nie jest to jednak woda, tylko metan.

Zima na półkuli północnej księzyca i towarzysząca jej gigantyczna koncentracja wielobarwnych aerozoli  nad bigunem. Teraz, podobne zjawisko wystapiło nad biegunem południowym.
NASA/JPL/Space Science Institute

Zima na półkuli północnej księzyca i towarzysząca jej gigantyczna koncentracja wielobarwnych aerozoli nad bigunem. Teraz, podobne zjawisko wystapiło nad biegunem południowym.

Przekrój Tytana: warstwa powierzchniowa z atmosferą, warstwa rozprężonego lodu, podpowierzchniowy globalny ocean, warstwa sprężonego lodu, krzemianowe jądro.
A. Tavani/NASA

Przekrój Tytana: warstwa powierzchniowa z atmosferą, warstwa rozprężonego lodu, podpowierzchniowy globalny ocean, warstwa sprężonego lodu, krzemianowe jądro.

Na Tytanie jest wiele metanowych jezior. Najwięsze, Karken Mare, ma wielkość Jeziora Kaspijskiego.
NASA/JPL/USGS

Na Tytanie jest wiele metanowych jezior. Najwięsze, Karken Mare, ma wielkość Jeziora Kaspijskiego.

[Tekst ukazał się w Tygodniku POLITYKA w październiku 2012 r.]

Pomarańczowy, nieprzenikniony, daleki i zimny. A do tego pod pewnymi względami podobny do Ziemi. Bardzo zagadkowy, chociaż niektóre jego tajemnice udało się wyjaśnić. Tytan – największy księżyc Saturna.

Chociaż Tytan został odkryty w połowie XVII w., dopiero w 1944 r. dowiedzieliśmy się, że księżyc ten obleka gęsta i gruba atmosfera. Jej ciśnienie jest o połowę większe niż na Ziemi, sięga ona jednak znacznie wyżej niż atmosfera ziemska – kilkaset kilometrów nad powierzchnię. Pozostałe naturalne satelity planet Układu Słonecznego albo nie mają atmosfer w ogóle, albo bardzo nikłe i rzadkie – dlatego Tytan jest księżycem wyjątkowym. Tytan to gigant, rozmiarami przerasta Merkurego i jest też jedynym, po Ziemi, ciałem niebieskim w naszym Układzie Słonecznym, na którego powierzchni istnieją płynne substancje. Nie jest to jednak woda, lecz płynne węglowodory – głównie metan, zmieszany z etanem i acetylenem. Pomarańczowe zabarwienie atmosfery jest wywołane jej składem chemicznym – głównie azotem z domieszką metanu i etanu. To typowy księżyc lodowy.

Z powierzchni Ziemi nawet najlepsze teleskopy nie pozwalają przeniknąć przez gęstą tytanową atmosferę. Nie zdołały tego uczynić także instrumenty badawcze sond Pioneer czy Voyager. Dopiero obserwacje Teleskopu Kosmicznego Hubble’a ukazały pierwsze, niewyraźne zarysy lądów księżyca. Sytuacja zmieniła się wyraźnie w 2004 r., gdy amerykańska sonda Cassini rozpoczęła dokładne badania Saturna i jego księżyców. Od tego czasu Cassini przeleciał w pobliżu Tytana 80 razy i zbadał go najdokładniej, jak obecnie jest to możliwe.

Zagadka 1. Tytanowy subocean

Wcześniej podejrzewano, że wewnątrz księżyca, pod całą jego powierzchnią może znajdować się ocean wodny. Teraz wiadomo już, że ten ocean tam jest. Niedawno w czasopiśmie „Science” ukazał się artykuł omawiający wyniki obserwacji poczynionych za pomocą sondy Cassini.

Tytan okrąża Saturna co 16 dni po lekko eliptycznej orbicie i podlega silnym pływom powodowanym przez ogromną grawitację planety. Pływy te wywołują na jego powierzchni wybrzuszenia mierzące nawet do 10 m wysokości. Gdyby Tytan składał się wewnątrz w całości z lodu (lub innej stałej materii), zmiany pływowe nie mogłyby być tak duże. Księżyc – zastanawiali się badacze – musi mieć w sobie sporo płynnej substancji, najpewniej wody, ale jak to potwierdzić? Wysłanie próbników, które miałyby to zbadać na miejscu, byłoby obecnie zadaniem arcytrudnym, zważywszy, że próbnik Huygens, jedyny, jaki udało się na księżyc zrzucić (w 2005 r.), pracował na jego powierzchni niewiele ponad godzinę.

Im silniejsze są te pływy – co zależy od położenia Tytana na orbicie wokół Saturna – tym silniejszym deformacjom podlegają także wewnętrzne części księżyca, a to objawia się zaburzeniami w jego własnym polu grawitacyjnym. Zaburzenia te można rejestrować, ponieważ wywołują one niewielkie zmiany prędkości orbitalnej Tytana. Podczas sześciu bliskich przelotów sondy Cassini nad księżycem, w latach 2006–11, dwa zespoły astronomów z Włoch i z USA śledziły skrupulatnie te zmiany. Z analizy danych badacze wywnioskowali niezależnie, że zachowanie Tytana da się wytłumaczyć, jeśli ma na głębokości ok. 100 km pod zewnętrzną powłoką lodową ogromny ocean. Warstwa wody liczy kilkaset kilometrów, a nad nią i pod nią wewnątrz globu zalegają warstwy lodu różniące się gęstością. Tym samym Tytan dołącza właśnie do klubu księżyców Układu Słonecznego – Ganimedesa, Europy i Callisto, które pod swoimi lodowymi skorupami mają oceany wodne.

Zagadka 2. Wielkie zimowe zawirowanie

Pory roku na Tytanie, mierzone ziemskim czasem, trwają latami. Wynika to z faktu, że Saturn – i jego księżyce – okrążają Słońce prawie co 11 tys. dni. Tyle trzeba czau Tytanowi, by zrealizował cały cykl roczny. Kiedy sonda Cassini przybyła w okolice Saturna w 2004 r., na Tytanie panowała zima na półkuli północnej. I choć tonęła ona w mroku, przyrządy sondy zaobserwowały potężną koncentrację aerozoli atmosferycznych, roztaczającą się wysoko nad biegunem północnym. Aerozol miał kształt czapy, składającej się ze związków organicznych, w których wykryto węgiel, wodór i azot. Czapa ta utrzymywała się potem przez wiele lat. Zmiany zaczęły następować w sierpniu 2009 r. Na północy nastała wiosna. Od tamtej pory naukowcy monitorowali atmosferę Tytana szczególnie nad biegunem południowym, sądząc, że nadejście zimy na południowej półkuli wywoła podobny efekt. I nie mylili się.

Czytaj także

Aktualności, komentarze

W nowej POLITYCE

Zobacz pełny spis treści »

Poleć stronę

Zamknij
Facebook Twitter Google+ Wykop Poleć Skomentuj

Ta strona do poprawnego działania wymaga włączenia mechanizmu "ciasteczek" w przeglądarce.

Powrót na stronę główną