Titanova jezera: tekoči metan in odkritja misije Cassini-Huygens
Jezera na Titanu — Saturnovi luni, so prekrita s tekočinami, predvsem z tekočega metana. Prva neposredna odkritja in podrobnejša opazovanja je omogočila misija Cassini-Huygens. Večja jezera so v znanstveni terminologiji označena kot maria (morja), manjša kot lacūs (jezera).
Zgodnje slutnje in opazovanja pred misijo Cassini
Možnost, da so na Titanu prisotna morja tekočega metana, so prvič izpostavili po analizi podatkov satelitov satelitov Voyager 1 in Voyager 2, ki so razkrili gosto Titanovo ozračje, v katerem lahko potekajo kemijske reakcije in kondenzacija ogljikovodikov. Natančnejši dokazi pa so se začeli zbirati šele v 90. letih 20. stoletja, ko so slike teleskopa Hubble in drugih teleskopov pokazale sledi možne površinske tekočine — prve namige, da so na Titanu razporejeni temnejši predeli, ki bi lahko bili tekoči bazeni ogljikovodikov.
Odkritje jezer s sodobnimi instrumenti
Ko je misija Cassini prispela v Saturnov sistem leta 2004, so znanstveniki pričakovali, da bodo v odbiti sončni svetlobi s površine opazili tace ogljikovodikova jezera ali oceane, vendar takojšnjih odbojev niso zaznali. Kljub temu je hipoteza ostala verjetna in so opazovanja nadaljevali z radarskimi, infrardečimi in drugimi instrumenti.
Prve resnejše sledi tekočin
Znanstveniki so predvideli, da se bosta tekoča etan in metan predvsem zbirala proti Titanovim polov, kjer so temperature in pogoji najprimernejši za obstoj tekočin. Na južnem polu so identificirali temno področje, poimenovano Ontario Lacus, ki je verjetno nastalo ob padavinah, saj so na tem območju pogosto opazili oblake. Na radarskih posnetkih so videli strukture, ki spominjajo na obalne linije.
Potrditev z instrumenti misije Cassini-Huygens
Ko je sonda Huygens-Cassini 22. julija 2006 prečkala severne predele (ki so bili pozimi), je radar zaznal več velikih, gladkih območij blizu severnega pola. Na podlagi teh podatkov je januarja 2007 ekipa objavila "dokončne dokaze o jezerih, napolnjenih z metanom, na Saturnovi luni Titan". Ekipa Cassini-Huygens je te gladke površine razglasila za ogljikovodikova jezera — prva taka jezera, odkrite zunaj Zemlje — in večina jih leži v dolinah in basenih, povezanih s hidrološkimi sistemi Titana.
Velikost, razporeditev in dinamika
Satelitni podatki so pokazali, da jezera zavzemajo zelo majhen delež Titanovega površja — ocenjujejo med 0,002 in 0,02 % celotne površine. V bližini severnega pola so radarji februarja 2007 zaznali nekaj velikih bazenov tekočin, vključno z enim območjem, večjim od 100.000 km² (v originalnem zapisu primerjano z Vrhunskega jezera), in drugim območjem podobne velikosti kot Kaspijsko morje. Posnetki, narejeni oktobra 2007 blizu južnega pola, so razkrili manjša, a podobna jezerca.
Infrardeče opazovanje in sestava
Sonda Cassini-Huygens je decembra 2007 zometrila regije v infrardeči svetlobi in zabeležila kemične podpise na površju, s katerimi je potrdila, da so nekatera jezera tekoča in sestavljena iz ogljikovodikov (kemikalije). Analize so pokazale, da je tekočina v jezerih predvsem tekočina ogljikovodikov — metan in etan — kar potrjuje, da je Titan edini znani telesni objekt po Zemlji z dolgotrajno tekočino na površju. Poleg tekočin so na površju poiskali tudi trdne organske usedline, možne evaporite in usedline iz ogljikovodikov.
Primer pristanka Huygens in lokalna raznolikost površja
Del sonde Huygens je 14. januarja 2005 pristal na predelih blizu Titanovega središča, ki so jih preučevali, vendar tam ni bilo odprtih jezer. Slike, posnete med padcem in po pristanku, niso razkrile tekočih bazenov, temveč kanale, ki kažejo na pretekle tekoče tokove — suhe rečne struge. Sprva so temna območja blizu središča Titana ocenili bodisi kot tekočino bodisi kot katranu podobne snovi, a Huygens je pristal na temnem, trdno in suhem terenu. Instrument, opisan kot penetrometer, je pri meritvah poročal o mehčji plasti, ki so jo interpretirali kot mokro glino, čeprav so pozneje opozorili, da je bil instrument morda postavljen na velik kamen. Površina, posneta po pristanku, je prikazovala ravnino pokrito s kroglicami ali kamenčki, verjetno iz vodnega ledu, ki so deloma zaobljeni — znak preteklosti delovanja tekočine, ki je oblikovala agregate podobne pesku.
Količine ogljikovodikov in geokemija
13. februarja 2008 so znanstveniki poročali, da titanska polarna jezera vsebujejo po izračunih približno "stokrat več zemeljskega plina in drugih ogljikovhidrov kot ves znani zemeljski plin na Zemlji", kar poudarja ogromno zalogo ogljikovodikov v titanovem polarnih regijah. Hkrati so Puščave v bližini središča planeta suhe, a bogate z organskimi snovmi, kar kaže na kompleksno kemično raznolikost med polarno mokro cono in ekvatorialnimi sušnimi območji. Junija 2008 je spektralno kartiranje v vidnem in infrardečem območju potrdilo prisotnost tekočega etana v jezeru na južni polobli.
Atmosferska cirkulacija in meteorologija
Modeli in opazovanja nakazujejo, da se v počasnem satu Saturnovega leta ogljikovodikna krogotoka premika: pojav oblakov, kondenzacija in dež kroži z enega območja proti drugemu. Predvidevanja o Titanovih oblakih kažejo, da se tekočina v obliki oblakov v toku sezonskih sprememb premika od ekvatorja proti polom in pada kot dež, kar pojasnjuje sezonsko polarnost jezer in spremembe v njihovi napolnjenosti.
Pomen za znanost in prihodnje raziskave
Titanova jezera so ključna za razumevanje primerljivih, a kemično drugačnih hidroloških ciklov izven Zemlje. Preučevanje interakcij med atmosfero, tla in tekočimi ogljikovodiki prispeva k poznavanju kemične evolucije, dinamičnih procesov erozije in usedanja ter možnosti kompleksne organske kemije v hladnih pogojih. Titan ostaja ena najzanimivejših tarč za prihodnje misije, ki bi morale podrobneje meriti globino jezer, sestavo tekočin, dinamiko izhlapevanja in potencialne oblike površinske biologije ali predbiokemskih procesov.
Na kratko: misija Cassini-Huygens. je s kombinacijo radarja, infrardečih meritev in neposrednega pristanka potrdila obstoj tekočih ogljikovodikov na površju Titana, razkrila raznolikost jezer, rečnih kanalov in površinskih usedlin ter odprla novo poglavje v primerjalni planetologiji in astrobiologiji.
Slika Titana, posneta med Huygensovim pristankom, ki prikazuje hribe, reke in plaže.
Velikost Ligeia Mare in Vrhunskega jezera.
Jezera tekočega etana, metana in dušika. Obarvana modro in rjavo. Fotografije Veliko jezero Kraken Mare spodaj levo je dvakrat večje, kot je vidno na sliki.
Imena Titanovih jezer in morij
Titanove marije (velika ogljikovodikova morja) so poimenovane po zemeljskih morskih pošastih.
| Ime | Zemljepisna širina | Zemljepisna dolžina | Premer (km) | Vir imena |
| 68.0N | 310.0W | 1,170.0 | Kraken, norveška morska pošast. | |
| Ligeia Mare | 79.0N | 248.0W | 500.0 | Ligeia, ena od siren, grških pošasti |
Območja z imenom Lacus naj bi bila metanska jezera. Poimenovana so po jezerih na Zemlji.
| Ime | Zemljepisna širina | Zemljepisna dolžina | Premer (km) | Vir imena |
| Abaya Lacus | 73.17N | 45.55W | 65.0 | Jezero Abaya, Etiopija |
| Bolsena Lacus | 75.75N | 10.28W | 101.0 | Jezero Bolsena, Italija |
| Feia Lacus | 73.7N | 64.41W | 47.0 | Jezero Feia, Brazilija |
| Koitere Lacus | 79.4N | 36.14W | 68.0 | Koitere, Finska |
| Mackay Lacus | 78.32N | 97.53W | 180.0 | Jezero Mackay, Avstralija |
| Mývatn Lacus | 78.19N | 135.28W | 55.0 | Mývatn, Islandija |
| Neagh Lacus | 81.11N | 32.16W | 98.0 | Lough Neagh, Severna Irska |
| Oneida Lacus | 76.14N | 131.83W | 51.0 | Jezero Oneida, ZDA |
| Ontario Lacus | 72.0S | 183.0W | 235.0 | Jezero Ontario na meji med Kanado in Združenimi državami Amerike. |
| Sotonera Lacus | 76.75N | 17.49W | 63.0 | Jezero Sotonera, Španija |
| Vrabec Lacus | 84.3N | 64.7W | 81.4 | Sparrow Lake, Kanada |
| Waikare Lacus | 81.6N | 126.0W | 52.5 | Jezero Waikare, Nova Zelandija |
Metanska jezera na Titanu: Cassinijeva radarska slika, 2006
Sorodne strani
- Sončni sistem
Vprašanja in odgovori
V: Kaj je vesoljska sonda Cassini-Huygens?
O: Vesoljska sonda Cassini-Huygens je skupna misija NASA, Evropske vesoljske agencije (ESA) in Italijanske vesoljske agencije (ASI), ki je bila izstreljena leta 1997 z namenom preučevanja Saturna in njegovih lun. Z njo so odkrili jezera tekočega metana na Titanu, eni od Saturnovih lun.
V: Kako se imenujejo večja jezera na Titanu?
O: Večja jezera na Titanu so znana kot marije ali morja.
V: Kako so znanstveniki prvič domnevali, da so na Titanu morja tekočega metana?
O: Znanstveniki so prvič domnevali, da so na Titanu morja tekočega metana, ko so prebrali podatke s sond Voyager 1 in Voyager 2, ki so pokazali, da ima Titan gosto ozračje, v katerem so lahko jezera. Vendar so natančne dokaze našli šele leta 1995, ko so slike teleskopov, kot je Hubble, zagotovile nekaj dokazov o tekočem metanu, ki bi lahko bil v jezerih ali oceanih na celotnem planetu, podobnih tistim, ki jih najdemo na Zemlji.
V: Kdaj je misija Cassini dokazala, da so na Titanu tekoča jezera?
O: Misija Cassini je dokazala, da so na Titanu tekoča jezera, januarja 2007, ko je preletela Titan in naredila radarske posnetke na njegovem južnem polu, ki so razkrili veliko temno območje, imenovano Ontario Lacus, ki so ga verjetno ustvarili deževni oblaki, skupaj z možno obalo.
V: Katere kemikalije so našli v titanskih polarnih jezerih?
O: Znanstveniki, ki so preučevali infrardeče slike, ki jih je posnela sonda Cassini-Huygens, so ugotovili, da eno ali več velikih Titanovih polarnih jezer vsebuje ogljikovodike, kot sta etan in metan.
V: Koliko vode pokriva Titanovo površje?
O: Po podatkih, zbranih med preletom sonde Cassini-Huygens decembra 2007, voda pokriva 0,002-0,02 % Titanove površine.
V: Kaj znanstveniki na podlagi podatkov, zbranih s pristajališča sonde Huygens-Cassinis, menijo, da je lahko prisotno v bližini Titanovega središča?
O: Znanstveniki menijo, da je v bližini Titanovega središča morda prisotna mokra glina, in sicer na podlagi podatkov, zbranih s pristajališča Huygens-Cassinis, ki niso pokazali odprtih območij s tekočino, so pa razkrili reke, ki so se posušile, ter veliko ravno območje, prekrito s kamenčki iz vodnega ledu, kar kaže, da so bile na tem mestu nekoč prisotne tekočine.
