2013-11-02
Kategoria: Wszechświat

Tytan – metanowe jeziora na olbrzymim księżycu Saturna

Titan-Saturn-Cassini

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. (w 1655 roku przez holenderskiego astronoma Christiaana Huygensa), 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 – nawet kilkaset kilometrów nad powierzchnię. Pozostałe naturalne satelity planet Układu Słonecznego albo nie mają atmosfery w ogóle, albo bardzo nikłe i rzadkie – dlatego Tytan jest księżycem wyjątkowym. Tytan to gigant, rozmiarami przerasta Merkurego, 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.

Cassini-Huygens-TrajectoryZ powierzchni Ziemi nawet najlepsze teleskopy nie pozwalają przeniknąć przez, gęściejszą nawet od ziemskiej, 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 roku, gdy amerykańska sonda Cassini z lądownikiem Huygens rozpoczęła dokładne badania Saturna, a także jego księżyców. Od tego czasu Cassini przeleciała w pobliżu Tytana 96 razy (do 2 grudnia 2013 roku) i zbadała go najdokładniej, jak obecnie jest to możliwe.

Ziemia jako błękitna kropka pod pierścieniami Saturna – zdjęcie wykonała Sonda Cassini 19 lipca 2013 r.

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 roku), 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 2006-2011, 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 kilometrów 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 tysięcy dni. Tyle trzeba czasu 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.

Tony-del-Genio-thumbW maju 2012 roku taka czapa różnokolorowych mgieł i chmur, sięgająca 300 km wysokości, pojawiła się nad biegunem południowym. Na wiele lat nastała zima na półkuli południowej. Teraz wielkie obszary południa Tytana spowija ciemność. „Struktura ta przypomina nieco tzw. otwarte komórki konwekcyjne obserwowane na Ziemi nad oceanami” – mówi Tony del Genio, członek zespołu Cassini z NASA Godard Institute for Space Studies (kontakt). „Jednak na naszej planecie tego typu układy powstają tuż nad powierzchnią, natomiast struktura na Tytanie znajduje się bardzo wysoko, być może w odpowiedniku tytanowej stratosfery”.

Miesiąc później, 27 czerwca udało się wykonać bardzo dokładne zdjęcia tej czapy. Odkryto w niej potężny wir. Ponieważ jednak przyrządy Cassiniego nie widzą całości, a zwłaszcza przypowierzchniowych warstw koncentracji, niezwykle trudno jest wyjaśnić mechanizm jej powstawania oraz rozwikłać zagadkę, dlaczego jest tak duża.

Titan-2012-06-27

12

O Autorze

 > John Lennon „Imagine”: Imagine there’s no Countries... Imagine no Possession... Nothing to Kill or Die For... And no Religion too... No Need for Greed or Hunger... A Brotherhood of Man... (Niestety, John, dziś żyjemy w innym świecie. Twoje idee, lepsze czy gorsze, zostały wypaczone). Mahatma Gandhi: Na początku cię ignorują. Potem śmieją się z ciebie. Następnie z tobą walczą. W końcu wygrywasz • Siedem grzechów społecznych: polityka bez zasad, bogactwo bez pracy, przyjemność bez sumienia, wiedza bez osobowości, wiara bez poświęcenia, nauka bez człowieczeństwa oraz handel bez moralności • Religie to różne drogi prowadzące do tego samego celu. Jakaż to jest różnica, którą z nich wybierzemy? Jaki cel więc mają te kłótnie między nami? • Słabi nigdy nie potrafią przebaczać. Przebaczenie jest cnotą silnych • Jakże wielkiej daniny grzechu i błędów wymaga od człowieka bogactwo i władza • Nie znam większego grzechu niż uciskanie słabszych w imieniu Boga • Jest wiele powodów, dla których mogę być przygotowany na śmierć, ale nie ma żadnego, dla którego gotów byłbym zabić. Albert Einstein: Nie ma rzeczywistości samej w sobie, są tylko obrazy widziane z różnych perspektyw • Gdy miałem dwadzieścia lat, myślałem tylko o kochaniu. Lecz później kochałem już tylko myśleć • Tylko dwie rzeczy są nieskończone: wszechświat i ludzka głupota. Co do tej pierwszej istnieją jednak pewne wątpliwości • Nauka bez religii jest kaleka, religia bez nauki jest ślepa • Jestem bardzo głęboko religijnym niewierzącym • Gospodarcza anarchia społeczeństwa kapitalistycznego w jego dzisiejszej formie jest, moim zdaniem, prawdziwym źródłem zła • Wszyscy wokół wiedzą, że czegoś nie da się zrobić. I wtedy pojawia taki, który o tym nie wie, i on właśnie to coś robi • Nie wiem, jaka broń będzie użyta w trzeciej wojnie światowej, ale czwarta będzie na maczugi.



SKOMENTUJ

Zaloguj się i napisz komentarz.

Ruch Lotniczy nad Ziemią 24H

Artykuły w Kategoriach:

Poznaj Chiny

Pogoda

Warszawa
2018-01-17, 05:50
Gwałtowne deszcze
1°C
Odczuwalna: -7°C
Ciśnienie: 99 mb
Wilgotność: 93%
Wiatr: 6 m/s WSW
Prognoza: 2018-01-17
dzień
Gwałtowne deszcze
2°C
noc
Przeważnie pochmurno
-2°C
 

Teleskop Hubble'a