Badania metanowego morza na Tytanie

Spośród wszystkich księżyców w Układzie Słonecznym, Tytan jest jedynym posiadającym grubą atmosferę i duże rozlewiska cieczy na swojej powierzchni. Można nawet powiedzieć, że w tych dwóch aspektach jest nieco podobny do Ziemi. W obu przypadkach atmosfera jest zdominowana przez azot, na Ziemi jest go 78 proc., a na Tytanie ponad 95 proc. Różnica jest taka, że na Tytanie prawie nie ma tlenu, a za to resztę składu atmosfery stanowi praktycznie sam metan oraz nieco wodoru i śladowe ilości innych gazów.

W dalekiej odległości od Słońca, takiej jak znajduje się Tytan i jego planeta Saturn, metan i etan mogą występować na powierzchni w formie ciekłej. Spekulacje na temat jezior i mórz z ciekłych węglowodorów na powierzchni Tytana były prowadzone już od dawna, a potwierdziło się to w 2004 roku, gdy sonda Cassini dotarła na orbitę wokół Saturna. Na powierzchnię Tytana wypuszczono także lądownik Huygens.

Przez kilkanaście lat badań misja Cassini-Huygens potwierdziła, że ponad 1,6 miliona kilometrów kw., czyli prawie 2 proc. całej powierzchni Tytana, jest pokryta cieczą. Występują trzy duże morza, wszystkie w pobliżu bieguna północnego. Morza są dodatkowo otoczone dziesiątkami małych jezior na półkuli północnej. Z kolei na półkuli południowej znaleziono tylko jedno małe jezioro.

Dokładna mapa zbiorników wodnych na Tytanie została opublikowana niedawno. Najnowsze badania radarowych obrazów powierzchni Tytana, uzyskanych podczas przelotów sondy Cassini koło księżyca w latach 2007-2015, potwierdziły, że jedno z największych mórz – Ligeia Mare – zawiera prawie sam metan.

„Oczekiwaliśmy, że Ligeia Mare będzie zawierać głównie etan, który jest produkowany w atmosferze, gdy światło słoneczne rozbija molekuły metanu. Zamiast tego okazało się, że morze składa się głównie z czystego metanu” - powiedziała Alice Le Gall z Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales oraz Université Versailles Saint-Quentin (Francja), główna autorka badań.

Możliwych jest kilka wytłumaczeń takiej sytuacji. Być może na Ligeia Mare spadł świeży deszcz metanowy albo jakiś proces usuwa etan z morza. Możliwe też, że etan odkłada się w podmorskiej skorupie lub w jakiś sposób wypływa do sąsiadującego morza (Kraken Mare), ale ustalenie tego wymaga dalszych badań.

W trakcie swoich badań naukowcy wykorzystali obserwacje emisji termicznej z Ligeia Mare w zakresie mikrofalowym. Skorzystano także z eksperymentu wykonanego w maju 2013 roku (kierownikiem tych badań był Marco Mastrogiuseppe), w ramach którego dokonano radarowego sondowania morza, rejestrując echo odbite od dna morza. Udało się dzięki temu określić głębokość Ligeia Mare, która wynosi do 160 metrów. Był to pierwszy w historii pomiar głębokości morza na obiekcie innym niż Ziemia.

Analizując wszystkie dane, zespół Le Gall ustalił, że morze pokryte jest warstwą substancji organicznych. W atmosferze Tytana zachodzą reakcje pomiędzy azotem a metanem, które wytwarzają różne organiczne molekuły. Naukowcy przypuszczają, że najcięższe z nich opadają na powierzchnię morza, bezpośrednio z gazu atmosferycznego albo podczas deszczów. Część może być też nanoszona przez rzeki.

W badaniach przeanalizowano także temperaturę morza od zimy do wiosny. Spodziewano się, że tak jak to dzieje się na Ziemi, wybrzeża będą szybciej nagrzewać się niż morze. Ale pomiary nie wykazały znaczących różnic pomiędzy lądem a morzem. Stwierdzono jedynie ogólnie opóźnienie w ocieplaniu obszaru wokół bieguna północnego w trakcie nadchodzenia lata. Naukowcy przypuszczają, że w związku z brakiem różnic w zmianach temperatury pomiędzy lądem a morzem, tereny wokół mórz i oceanów są pokryte ciekłymi węglowodorami, co powinno wpływać na charakterystyki cieplne.

Publikacja opisująca wyniki badań ukazała się w czasopiśmie „Journal of Geophysical Research: Planets”.

Misja Cassini-Huygens jest prowadzona przez NASA, wspólnie z ESA oraz włoską agencją kosmiczną. (PAP)

cza/ mrt/