Dane z międzynarodowej sondy Cassini, która badała Saturna i jego księżyce w latach 2004-2017, ujawniły gigantyczne burze pyłowe w równikowych regionach Tytana. Odkrycie, opisane w artykule opublikowanym w Nature Geoscience, sprawia, że Tytan jest trzecim ciałem w Układzie Słonecznym, w którym obserwowano burze pyłowe – dwa pozostałe to Ziemia i Mars.
Sonda kosmiczna Cassini zakończyła swoją misję 15 września 2017 r., ale jej odkrycia nadal zaskakują naukowców.
Obserwacja burz pyłowych Tytana kolejny raz dowodzi, jak fascynujące i dynamiczne jest środowisko największego księżyca Saturna.
„Tytan to bardzo aktywny księżyc. Wiemy już o jego geologii i egzotycznym cyklu węglowodorów. Teraz możemy dodać kolejną analogię do Ziemi i Marsa: aktywny cykl pyłowy.”
– powiedział Sebastien Rodriguez, astronom z Uniwersytetu Paris Diderot we Francji i główny autor artykułu.
Złożone cząsteczki organiczne, które powstają w wyniku chemii w atmosferze księżyca, opadają na powierzchnię, gdy są wystarczająco duże i mogą unosić się z rozległych pól wydmowych w okolicach równikowych Tytana.
Oprócz mieszaniny azotu i węglowodorów, takich jak metan i etan, atmosfera Tytana zawiera także szereg bardziej złożonych cząsteczek organicznych, w tym cyjanek winylu, który astronomowie odkryli niedawno w archiwalnych danych ALMA. W odpowiednich warunkach, takich jak te występujące na powierzchni Tytana, cyjanek winylu może naturalnie łączyć się w struktury przypominające błony komórkowe. Obecność cyjanku winylu w środowisku z ciekłym metanem sugeruje intrygującą możliwość procesów chemicznych, które są analogiczne do tych, które są ważne dla życia na Ziemi. Atmosfera Tytana stanowi fabryką chemiczną, wykorzystującą światło słońca i energię szybko poruszających się cząstek krążących wokół Saturna w celu przekształcenia prostych organicznych cząsteczek w większe, bardziej złożone cząsteczki.
Więcej o wydmach na Tytanie możecie przeczytać w artykule: Zagadka wydm na Tytanie, księżycu Saturna.
Tytan jest intrygującym światem – bardzo podobnym do Ziemi. Jest to jedyny księżyc Układu Słonecznego o gęstej atmosferze i jedyne ciało niebieskie inne niż nasza planeta, które posiada stabilne zbiorniki cieczy. Jest jednak jedna wielka różnica: podczas gdy na Ziemi rzeki, jeziora i morza są wypełnione wodą, na Tytanie płynie głównie ciekły metan i etan. W tym wyjątkowym cyklu metanowym cząsteczki węglowodoru parują, skraplają się w chmury i spadają w postaci deszczu z powrotem na powierzchnię.
Pogoda na Tytanie zmienia się z sezonu na sezon, tak jak na Ziemi. W szczególności w pobliżu równonocy, kiedy Słońce przechodzi przez równik Tytana. Masywne chmury mogą tworzyć się w regionach tropikalnych i powodować potężne burze metanowe. Sonda Cassini obserwowała takie burze podczas kilku przelotów nad Tytanem.
Kiedy zespół badaczy po raz pierwszy zauważył trzy niezwykłe rozjaśnienia w okolicach równika w zakresie podczerwonym w 2009 roku, naukowcy myśleli, że mogą to być chmury metanu. Dokładne dochodzenie ujawniło jednak, że są one czymś zupełnie innym.
„Z tego, co wiemy o powstawaniu chmur na Tytanie, możemy powiedzieć, że takie chmury metanu w tym obszarze i o tej porze roku nie są fizycznie możliwe. Konwekcyjne chmury metanowe zawierałyby ogromne kropelki i musiałyby znajdować się na bardzo dużej wysokości, znacznie wyżej niż 10 km, na co wskazuje modelowanie w tym przypadku.
Wierzymy, że sonda Huygens, która wylądowała na powierzchni Tytana w styczniu 2005 roku, podniosła niewielką ilość pyłu organicznego podczas lądowania. Ale to, co zauważyliśmy w danych Cassini, ma znacznie większą skalę. Prędkość wiatru wymagana do uniesienia takiej ilości pyłu, jakie widzimy podczas tych burz pyłowych, musiałaby być bardzo duża – około pięć razy silniejsza niż średnie prędkości wiatru oszacowane przez pomiary Huygensa w pobliżu powierzchni i przy modelach klimatycznych.” – powiedział Sébastien Rodriguez, naukowiec z Francji, główny autor artykułu.
Huygens wykonał tylko jeden bezpośredni pomiar prędkości wiatru na powierzchni tuż przed lądowaniem na Tytanie. W tym czasie wiatr był niewielki, wiał mniej niż 1 metr na sekundę.
14 stycznia 2005 r. sonda ESA Huygens wylądowała na powierzchni księżyca Saturna, Tytana. Opuszczona na księżyc przez sondę NASA Cassini, sonda Huygens wykonała najdalsze lądowanie na innym świecie i jedyne lądowanie na ciele w zewnętrznym Układzie Słonecznym. Poniższe wideo wykorzystuje rzeczywiste obrazy wykonane przez sondę podczas jej dwuipółgodzinnego opadania na spadochronie.
„Na razie jedynym zadowalającym wytłumaczeniem tych silnych wiatrów powierzchniowych jest to, że mogą one być powiązane z silnymi podmuchami, które mogą pojawiać się przed ogromnymi burzami metanowymi, które obserwujemy w tym obszarze i sezonie”
– podsumowuje Sébastien.
Zjawisko to, zwane „haboob”, można również zaobserwować na Ziemi, gdy gigantyczne chmury pyłu poprzedzają burze na suchych obszarach. Haboob to silny wiatr, który występuje głównie wzdłuż południowych krawędzi Sahary w Sudanie i wiąże się z dużymi burzami piaskowymi i burzami pyłowymi, może mu towarzyszyć burza z piorunami. Zwykle trwa około trzech godzin, występuje najczęściej w okresie letnim i może dmuchać z dowolnego kierunku. Haboob może transportować ogromne ilości piasku lub pyłu, które poruszają się jako gęsta ściana, która może osiągnąć wysokość 1000 metrów.
Istnienie tak silnych wiatrów, które generują potężne burze pyłowe, oznacza, że można wprawić w ruch pył oraz, że gigantyczne wydmy pokrywające regiony równikowe Tytana są wciąż aktywne i ciągle się zmieniają. Wiatry mogą przenosić pył uniesiony z wydm na duże odległości, przyczyniając się do globalnego cyklu pyłowego na Tytanie i powodując podobne efekty, jakie można zaobserwować na Ziemi i Marsie.
Tytan i Ziemia: podobieństwa
Tak jak powierzchnia oceanów na Ziemi leży na poziomie, który nazywamy „poziomem morza”, morza Tytana leżą również na średniej wysokości. Jest to obecnie jedyny inny świat, jaki znamy w naszym Układzie Słonecznym, który ma stabilną ciecz na swojej powierzchni.
Mniejsze jeziora na Tytanie pojawiają się na wysokości kilkuset stóp wyższej niż poziom morza Tytana. Jest to podobne do jezior znajdujących się na Ziemi na dużej wysokości.
Jeziora Tytana wydają się być połączone pod powierzchnią przez coś podobnego do systemu warstw wodonośnych na Ziemi. Węglowodory wydają się płynąć pod powierzchnią Tytana podobnie jak woda przepływająca przez podziemne porowate skały lub żwir na Ziemi. Oznacza to, że pobliskie jeziora są połączone ze sobą i mają wspólny poziom cieczy.
Poza Ziemią, Tytan jest jedynym miejscem w Układzie Słonecznym, znanym z rzek, opadów i mórz, a nawet wodospadów. Oczywiście w przypadku Tytana są one ciekłym metanem, w przeciwieństwie do wody na Ziemi. Zwykła woda, H2O, byłaby zamarznięta na Tytanie, gdyż temperatura jego powierzchni wynosi około -180°C.
Dzięki gęstej atmosferze, bogatej w składniki organiczne, Tytan przypomina lodowatą wersję Ziemi kilka miliardów lat temu, zanim życie zaczęło uwalniać tlen do atmosfery.
Ponieważ Tytan jest mniejszy niż Ziemia, jego grawitacja nie utrzymuje swojej gazowej powłoki tak mocno, więc atmosfera rozciąga się na odległość 595 km w Kosmos. Przy niskiej grawitacji i gęstej atmosferze Tytana, krople metanu mogą rosnąć do rozmiarów dwa razy większych niż krople deszczu na Ziemi.
O ziemskim odpowiedniku środowiska Tytana na Ziemi pisaliśmy już na łamach We Need More Space: Czy istnieje ziemski odpowiednik ekstremalnego środowiska Tytana.
Czy życie prymitywne może istnieć na Tytanie?
Korzystając z danych zgromadzonych przez sondę Cassini, która przeleciała przez górną atmosferę Tytana, na wysokości około 950-1300 km nad powierzchnią, naukowcy zidentyfikowali „aniony łańcucha węglowego”. Uważa się, że są one budulcem bardziej złożonych cząsteczek.
Dane ze spektrometru plazmowego Cassini (CAPS) wskazują także na większe cząsteczki łańcuchów węglowych w Tytanie. Odkrycie sugeruje, że Tytan może zawierać cząsteczki, które napędzają chemię prebiotyczną, ale może również pomóc wyjaśnić, jak życie powstało na Ziemi. Do tego konieczne są jednak dalsze badania księżyca i kolejne misje do tego niezwykłego ciała naszego Układu Słonecznego.
Źródło: ESA/NASA
