Má dosť prirodzenej energie na to, aby podporil kolonizáciu 300 miliónmi ľudí.
Astronaut objavuje kráter na neznámej planéte. Zdroj: iStockphoto.com
Napriek tomu, že Zem je stále jediným známym miestom s existujúcim životom vo vesmíre, postupný výskum telies slnečnej sústavy rozširuje zoznam telies vhodných na osídlenie ľuďmi. Po Marse a Jupiterovom mesiaci Európa je ďalším nádejným kandidátom Saturnov mesiac Titan.
Titan je najväčší zo známych mesiacov planéty Saturn a po Jupiterovom mesiaci Ganymedes je druhým najväčším mesiacom v slnečnej sústave. Už v roku 1655 ho objavil Christiaan Huygens. Keďže je zahalený nepriehľadnou atmosférou, vedci o jeho povrchu nemali žiadne informácie. Spoznávať sme ho začali až vďaka sonde Cassini-Huygens od leta 2004. Sonda ukončila svoj výskum v septembri 2017 vstupom do Saturnovej atmosféry. Nesmierne úspešná 14-ročná misia posielala na Zem jedinečné vedecké údaje až do svojho zániku. Naše údaje o Titane – najväčšom mesiaci Saturna – sa zväčšili niekoľkonásobne, pričom sa ukázalo, že je ďalším telesom slnečnej sústavy s možným výskytom života.
Napriek zásadným chemickým odlišnostiam tvorba oblakov i kvapalný metánový cyklus na povrchu a v dolnej atmosfére veľmi pripomínajú podobné procesy na Zemi.
Titan je skôr planéta ako mesiac. V skutočnosti je väčší ako Merkúr.
Letné oblaky nad severnou pologuľou Titana
Sonda Cassini zaznamenala začiatkom leta na severnej pologuli Titana nárast oblačnej aktivity vo vysokých severných šírkach. Na obrázku nižšie je pohľad na niektoré z najjasnejších pásov oblakov, ktoré sonda odfotila hneď po letnom slnovrate, výrazné sú pravdepodobne z dôvodu nadpriemerných výšok ich vrcholkov. Metánové oblaky sa vyskytli v troch pásoch 30 – 38, 44 – 50 a 52 – 59 stupňov severnej šírky. Nikdy predtým neboli pásy (len jednotlivé izolované oblaky) pozorované bližšie ako 40 stupňov od rovníka.
Pásy metánových oblakov nad severnou pologuľou Titana. Snímka bola získaná zo vzdialenosti 500-tisíc kilometrov. Rozlíšenie je približne 3 km na pixel. Zdroj: www.nasa.gov
Objav toxického ľadového oblaku na Titane
Sonda Cassini poskytla dôkazy o toxickom hybridnom ľade v oblaku vysoko nad južným pólom Titana. Chápeme to ako súčasť komplexnej chémie vyskytujúcej sa v atmosfére Titana – v tomto prípade ide o tvorbu oblakov rozličného zloženia ako súčasť súboru procesov, ktoré v konečnom dôsledku pomáhajú dodávať na jeho povrch zložité organické molekuly. Oblak bol detegovaný na infračervených vlnových dĺžkach infračerveným spektrometrom CIRS sondy Cassini. Nachádzal sa vo výške 160 až 210 kilometrov (km) nad metánovými dažďovými oblakmi. V čase objavu pokrýval veľkú oblasť pri južnom póle od 75 do 85 stupňov južnej šírky.
Na základe porovnania získaných spektier s laboratórnymi vzorkami vedci zistili, že exotický ľad v oblaku je kombináciou jednoduchej organickej molekuly kyanovodíka (HCN) a veľkého benzénového jadra (C6H6). Zaujímavé je, že tento jedovatý ľad sa skladá z dvoch molekúl, ktoré kondenzovali spolu s bohatou zmesou plynov na južnom póle. Kyanovodík je bezfarebná prudko jedovatá tekutina, ktorá páchne charakteristicky po mandliach. Spôsobuje ochrnutie dýchacieho systému. Benzén je tiež, rovnako ako väčšina aromatických uhľovodíkov, jedovatý. Spôsobuje masívne poškodenie obličiek, pečene a kostnej drene – vzniká porucha krvotvorby. Pri dlhodobejšom pôsobení môže spôsobiť leukémiu.
Séria máp zobrazujúca teplotu povrchu na Titane v dvojročných intervaloch od roku 2004 do roku 2016 na základe merania spektrometra CIRS sondy Cassini. Zdroj: science.nasa.gov
Iný príklad dvojzložkového ľadu pochádza z údajov spektrometra CIRS z roku 2005. Tieto pozorovania boli vykonané v blízkosti severného pólu asi dva roky po zimnom slnovrate na severnej pologuli Titana. Oblak vo výške okolo 150 km sa skladal z kyanovodíka a kyanoacetylénu. Vznik oblakov rôzneho zloženia môže súvisieť so sezónnymi zmenami na Titane, ale príčiny môžu byť aj celkom iné, keďže toho o chemicky bohatej atmosfére tohto zaujímavého mesiaca zatiaľ až tak veľa nevieme.
Zaujímavosťou je, že nesúmerné oblaky kyanovodíka a kyanoacetylénu v atmosfére Titana sme pozorovali, aj keď, pochopiteľne, v horšom rozlíšení aj zo Zeme pomocou anténnej sústavy ALMA (Atacama Large Millimeter Array). Ide o 66 rádioďalekohľadov na plošine Chajnantor v Chile vo výške 5000 m n. m., ktoré na milimetrových a submilimetrových vlnových dĺžkach pozorujú vesmír.
V stratosfére Titana spôsobuje globálna cirkulácia prúdenie teplých plynov z letnej pologule k pólu, na ktorom je zima. Táto cirkulácia sa mení so zmenou ročných období, čo vedie k nahromadeniu mrakov na tom póle, kde je práve zima. Informovala nás o tom krátko po svojom príchode k Saturnu sonda Cassini. Tá našla dôkaz tohto javu na severnom póle. Na konci 14-ročnej misie v Saturnovom systéme bol na južnom póle zaznamenaný podobný mrak.
Divné procesy v atmosfére Titana
Výskum Saturnovho systému misiou Cassini-Huygens sa významne odlišoval od tých predchádzajúcich. V minulosti sondy len preleteli v nejakej vzdialenosti okolo a zaznamenali aktuálny stav, na ktorý vedci vymysleli nejakú hypotézu. Tento projekt však vďaka svojej dlhodobosti prináša aj nečakané otázky, keď sa jeden a ten istý systém správa za (pre nás) rovnakých podmienok diametrálne odlišne. Zdá sa, že polárne oblasti na Titane sa správajú veľmi nepredvídateľne, a pozorovania, ktoré urobila sonda Cassini, ukázali, že očakávané horúce miesto blízko Titanovho pólu sa rýchlo zmenilo na chladný polárny vír. Toto je v rozpore s tým, čo vyplýva z predchádzajúcich pozorovaní, kde sa rovnaké miesto zdalo byť čoraz horúcejšie.
Kompozitný obrázok Titana v infračervenej oblasti spektra. Tmavé oblasti sú púštne duny. Zdroj: Wikipedia
N. A. Teanby z Bristolskej univerzity sa so spolupracovníkmi však domnieva, že pozná vysvetlenie. Zvláštne správanie Titanovho pólu pripisuje chemickým látkam v atmosfére. Pre Zem, Venušu a Mars je hlavným mechanizmom chladenia atmosféry infračervené žiarenie emitované stopovým plynom CO2, ktorý má dlhú atmosférickú životnosť, je dobre premiešaný vo všetkých hladinách atmosféry a je ťažko ovplyvniteľný atmosférickým obehom. Avšak na Titane produkujú exotické fotochemické reakcie v atmosfére uhľovodíky, napríklad etán a acetylén, a látky ako kyanovodík a kyanoacetylén, ktoré umožňujú rýchlejšie ochladzovanie. Vedcom sa podarilo dokázať, že neuveriteľne jedinečná zmes chemikálií v polárnej oblasti môže naozaj vyústiť do prudkých poklesov teploty a extrémne chladných atmosférických teplôt. Rovnaký model sa môže uplatňovať aj na iných mesiacoch slnečnej sústavy alebo exoplanétach. Ukazuje sa, že to, čo sa nám, zvyknutým na zákonitosti v zemskej atmosfére, môže zdať zvláštne alebo málo pravdepodobné, je vo vesmíre uskutočniteľné a dokonca bežné.
Titan je podobný Zemi, pretože je pokrytý tekutinou a má hustú atmosféru, ktorá by mohla chrániť budúcich obyvateľov pred kozmickým žiarením.
Titan je ďalší možný svet na osídlenie
Mesiac Titan má dosť prirodzenej energie na to, aby podporil ľudskú kolonizáciu 300 miliónmi ľudí. Máme teda ďalšiu alternatívu, kde by sa ľudstvo mohlo presídliť. Kým dnes sa ako objekt ďalšej kolonizácie javí jednoznačne planéta Mars, ukazuje sa, že možností je viac.
Titan je podobný Zemi, pretože je pokrytý tekutinou a má hustú atmosféru, ktorá by mohla chrániť budúcich obyvateľov pred kozmickým žiarením. Analýza meraní sondy Cassini ukazuje, že Titan je bohatý na chemické prvky, ktoré by osadníci mohli použiť na produkovanie jadrovej energie. Tým by sa mohol kompenzovať hendikep spôsobený nízkymi hodnotami tepla dodávanými tomuto vzdialenému svetu Slnkom. Energeticky dôležité sú tiež uhľovodíkové jazerá, ktoré by mohli podporiť osídlenie až 300 miliónmi ľudí.
Útvar Ligeia Mare na snímke sondy Cassini je druhým najväčším známym kvapalným útvarom na Titane, plochou porovnateľný s Hurónskym a Michiganským jazerom dokopy. Je naplnený kvapalnými uhľovodíkmi, ako sú etán a metán, a je jedným z mnohých morí a jazier, ktoré sa vyskytujú v severnej polárnej oblasti Titana. Zdroj: Wikipedia
Titan má jednu „morskú hladinu“ ako Zem
Pred misiou Cassini-Huygens sa všeobecne predpokladalo, že jazerá a moria budú väčšinou obsahovať etán, ktorý sa v atmosfére tvorí vo veľkom množstve. Zistilo sa však, že napríklad Ligeia Mare obsahuje prevažne čistý metán. Buď Ligeia Mare doplňujú čerstvé metánové zrážky, alebo niečo z neho odstraňuje etán. Oveľa zaujímavejšie však boli výsledky radarového merania hĺbky kvapalnej vrstvy, keď bola v najhlbšom bode Ligeia Mare zistená hodnota takmer 160 metrov. Z charakteristiky odrazeného signálu vyplýva, že morské dno Ligeia Mare je pravdepodobne pokryté kalovou vrstvou organických zlúčenín.
Astronómovia z rímskej univerzity Sapienza analyzovali výsledky výškových meraní a zloženia kvapalných útvarov jazier na Titane. Zistili, že, rovnako ako povrch oceánov na Zemi, leží v priemernej výške, ktorú nazývame hladina mora, a tá takmer presne kopíruje geoid. Navyše aj tri oceány Titana majú spoločný ekvipotenciálny povrch, čo znamená, že tvoria hladinu mora, rovnako ako oceány Zeme. Mali by sme si uvedomiť jedinečnosť tohto javu. Meraná bola výška tekutého povrchu na inom telese vzdialená 10 astronomických jednotiek od Slnka s presnosťou približne 40 centimetrov. Menšie jazerá na Titane sa vyskytujú i o niekoľko sto metrov vyššie. Podobne je to tiež na Zemi, kde je napríklad Titicaca – najvyššie jazero splavné veľkými loďami – na hranici Peru a Bolívie vo výške až 3700 metrov nad morom.
Vlastnosti povrchu Titana pripomínajú zemskú geológiu s hlbokými strmými kaňonmi. Zdroj: www.space.com
Výsledkom meraní bolo tiež vytvorenie novej globálnej topografickej mapy Titana. Len časť údajov (asi 9 percent) je vo vysokej presnosti. Zvyšok v nižšom rozlíšení je ošetrený pomocou interpolačného algoritmu. Na mape bolo odhalených niekoľko nových hôr s výškami do 700 metrov a dve miesta v rovníkovej oblasti – depresie –, čo môžu byť staroveké vyschnuté moria. Mapa je dôležitá pre modelovanie klímy, skúmanie tvaru a gravitácie Titana a testovanie modelov vnútra.
Počas tvorby mapy boli taktiež znovu preskúmané početné kanály, ktoré smerujú do veľkého severného mora Ligeia Mare, čo sonda Cassini objavila už predtým. Teraz sa podarilo zistiť, že kaňony sú 250 až 600 metrov hlboké a zrkadlové odrazy od ich dna sú priamym dôkazom, že sú aj v súčasnosti naplnené kvapalinou.
Intenzívne búrky devastujú Titan
Zaujímavé sú i poznatky o záplavách na Titane. Vedci boli prekvapení intenzitou búrok. Pri najvyššej intenzite naprší viac ako 300 milimetrov za deň, podobne ako na Zemi pri najsilnejších hurikánoch. Prekvapením bol aj ich pomerne častý výskyt, keďže predtým sa predpokladalo, že búrky sú tu len epizodickou záležitosťou vyskytujúcou sa maximálne raz za 1000 rokov. Búrky na Titane sa objavujú približne raz za 30 rokov a spôsobujú masívne povodne v inak púštnom teréne. Na Zemi môžu intenzívne búrky spúšťať veľké premiestňovanie sedimentov, čím sa vytvárajú kužeľovité naplaveniny. Podobné útvary zaznamenané na Titane by mohli byť tiež produktmi extrémnych regionálnych zrážok.
Predstava kozmickej sondy plaviacej sa po mori na Titane. Zdroj: www.cbc.ca
Ako ďalej ?
Teraz po úspešnom ukončení misie Cassini-Huygens sme sa síce veľa dozvedeli, ale objavilo sa i množstvo nezodpovedaných otázok. Vedci preto dúfajú, že sa vrátia nielen k Saturnu, ale najmä k jeho mesiacu Titan. Chcú ho preskúmať balónmi, dronmi, loďami a ponorkami.
Titan je skôr planéta ako mesiac. V skutočnosti je väčší ako planéta Merkúr. Má hustú atmosféru prevažne z dusíka, rovnako ako Zem. Podobnosť s pozemskými procesmi v atmosfére a hydrosfére a priaznivé podmienky na existenciu primitívnych foriem života nám dovoľujú odôvodnene predpokladať, že éra objavov na Titane je len na samotnom začiatku.
(JM)
