Największy księżyc Saturna, Tytan, jest tajemniczym miejscem; a im więcej się o tym dowiadujemy, tym więcej niespodzianek wydaje się mieć. Oprócz tego, że jest jedynym ciałem poza Ziemią, które ma gęstą, bogatą w azot atmosferę, ma również jeziora metanowe na swojej powierzchni i chmury metanowe w swojej atmosferze. Ten cykl hydrologiczny, w którym metan jest przekształcany z cieczy w gaz iz powrotem, jest bardzo podobny do obiegu wody na Ziemi.
Dzięki NASA / ESA Cassini-Huygenmisja, która zakończyła się 15 września, kiedy statek uderzył w atmosferę Saturna, dowiedzieliśmy się wiele o tym Księżycu w ostatnich latach. Najnowsze odkrycie, dokonane przez zespół planetologów i geologów UCLA, dotyczy burz metanowych burzy Titana. Pomimo tego, że są rzadkim zjawiskiem, ulewy te mogą najwyraźniej stać się raczej ekstremalne.
Badanie, które szczegółowo opisuje ich odkrycia, zatytułowane „Regionalne wzorce ekstremalnych opadów na Tytanie zgodne z obserwowanym rozkładem wentylatorów aluwialnych”, niedawno ukazało się w czasopiśmie naukowym Nature Geosciencmi. Zespół pod przewodnictwem Sauna P. Faulka, absolwenta Wydziału Nauk o Ziemi, Planetarnych i Kosmicznych UCLA, przeprowadził symulacje opadów deszczu Tytana, aby określić, w jaki sposób ekstremalne zjawiska pogodowe ukształtowały powierzchnię Księżyca.
Odkryli, że ekstremalne ulewy metanowe mogą odcisnąć lodową powierzchnię Księżyca w taki sam sposób, jak ekstremalne ulewy kształtują skalistą powierzchnię Ziemi. Na Ziemi intensywne ulewy odgrywają ważną rolę w ewolucji geologicznej. Gdy opady deszczu są wystarczająco duże, burze mogą wywoływać duże przepływy wody, które przenoszą osad na niskie ziemie, gdzie tworzą stożkowate cechy zwane wachlarzami aluwialnymi.
Podczas swojej misji, Cassini orbiter znalazł dowody podobnych cech na Tytanie za pomocą swojego urządzenia radarowego, co sugerowało, że na powierzchnię Tytana mogą mieć wpływ intensywne opady deszczu. Chociaż fani ci są nowym odkryciem, naukowcy badają powierzchnię Tytana od momentu, gdy Cassini po raz pierwszy osiągnął układ Saturna w 2006 roku. W tym czasie zauważyli kilka interesujących funkcji.
Należą do nich rozległe wydmy, które dominują na niższych szerokościach geograficznych Tytana oraz jeziora i morza metanowe, które dominują na wyższych szerokościach geograficznych - szczególnie wokół północnego regionu polarnego. Morza - Kraken Mare, Ligeia Mare i Punga Mare - mierzą setki kilometrów średnicy i sięgają kilkuset metrów głębokości i są zasilane rozgałęzionymi kanałami rzecznymi. Istnieje również wiele mniejszych, płytszych jezior o zaokrąglonych krawędziach i stromych ścianach, które zwykle występują na płaskich obszarach.
W tym przypadku naukowcy z UCLA stwierdzili, że wentylatory aluwialne znajdują się głównie między 50 a 80 stopniami szerokości geograficznej. To przybliża je do centrum północnej i południowej półkuli, choć nieco bliżej biegunów niż równika. Aby przetestować, w jaki sposób ulewy Titana mogą powodować te funkcje, zespół UCLA polegał na komputerowych symulacjach cyklu hydrologicznego Titana.
Odkryli, że podczas gdy deszcz gromadzi się głównie w pobliżu biegunów - gdzie znajdują się główne jeziora i morza Tytana - najbardziej intensywne burze występują w pobliżu 60 stopni szerokości geograficznej. Odpowiada to regionowi, w którym fani aluwialni są najbardziej skoncentrowani, i wskazuje, że gdy Titan doświadcza opadów deszczu, jest on dość ekstremalny - jak sezonowa ulewa monsunowa.
Jak wskazał Jonathan Mitchell - profesor planetologii UCLA i starszy autor badania - nie jest to podobne do niektórych ekstremalnych zjawisk pogodowych, które ostatnio miały miejsce na Ziemi. „Najbardziej intensywne burze metanowe w naszym modelu klimatycznym wyrzucają co najmniej stopę deszczu dziennie, co zbliża się do tego, co widzieliśmy w Houston z Hurricane Harvey tego lata”, powiedział.
Zespół odkrył również, że na Tytanie ulewy metanowe są raczej rzadkie, występują rzadziej niż raz na rok w Tytanie - co daje wynik 29 i pół roku ziemskiego. Ale według Mitchella, który jest także głównym badaczem grupy badawczej UCLA zajmującej się modelowaniem klimatu w Titan, dzieje się to częściej niż się spodziewali. „Myślałbym, że byłyby to wydarzenia raz w tysiącleciu, jeśli nawet to” - powiedział. „Więc to dość niespodzianka”.
W przeszłości modele klimatyczne Tytana sugerowały, że ciekły metan zwykle koncentruje się bliżej biegunów. Jednak żadne wcześniejsze badanie nie badało, w jaki sposób opady atmosferyczne mogą powodować transport i erozję osadów, ani nie wykazało, w jaki sposób tłumaczy to różne cechy obserwowane na powierzchni. W rezultacie badanie to sugeruje również, że regionalne zmiany cech powierzchni mogą być spowodowane regionalnymi zmianami opadów.
Co więcej, badanie to wskazuje, że Ziemia i Tytan mają jeszcze więcej wspólnego niż wcześniej sądzono. Na Ziemi kontrasty temperaturowe prowadzą do intensywnych sezonowych zdarzeń pogodowych. W Ameryce Północnej tornada występują wczesną lub późną wiosną, podczas gdy zamiecie występują zimą. Tymczasem zmiany temperatury w Oceanie Atlantyckim prowadzą do powstania huraganów między latem a jesienią.
Podobnie wydaje się, że na Tytanie poważne zmiany temperatury i wilgotności są przyczyną ekstremalnych warunków pogodowych. Gdy chłodniejsze, wilgotniejsze powietrze z wyższych szerokości geograficznych oddziałuje z cieplejszym, suchszym powietrzem z niższych szerokości geograficznych, powstają intensywne burze. Odkrycia te są również znaczące, jeśli chodzi o inne ciała w naszym Układzie Słonecznym, które mają na sobie wentylatory aluwialne - takie jak Mars.
Ostatecznie zrozumienie związku między opadami a powierzchniami planet może doprowadzić do nowych informacji na temat wpływu zmian klimatu na Ziemię i inne planety. Taka wiedza posunęłaby się także daleko w kierunku zmniejszenia skutków, jakie wywiera ona tutaj na Ziemi, gdzie zmiany są tylko nienaturalne, ale także nagłe i bardzo niebezpieczne.
I kto wie? Któregoś dnia może nawet pomóc nam zmienić środowisko na innych planetach i ciałach, czyniąc je bardziej odpowiednimi do długoterminowego osiedlania się ludzi (czyli terraformowania)!
