Kiedy sonda Huygens Europejskiej Agencji Kosmicznej odwiedziła księżyc Titana Saturna w zeszłym miesiącu, sonda spadła ze spadochronem przez wilgotne chmury. Fotografował kanały rzeczne, plaże i rzeczy, które wyglądają jak wyspy. W końcu schodząc z wirującej mgły Huygens wylądował w błocie.
Krótko mówiąc, Titan jest mokry.
Christian Huygens nie byłby trochę zaskoczony. W 1698 roku, trzysta lat przed opuszczeniem Ziemi przez sondę Huygens, holenderski astronom napisał te słowa:
„Ponieważ jest pewne, że Ziemia i Jowisz mają swoją Wodę i Chmury, nie ma powodu, dla którego inne Planety powinny być bez nich. Nie mogę powiedzieć, że mają dokładnie tę samą naturę z naszą Wodą; ale aby były płynne, ich stosowanie wymaga, ponieważ ich piękno sprawia, że są jasne. Ta nasza Woda, w Jowiszu lub Saturnie, zostałaby natychmiast zamrożona z powodu dużej odległości Słońca. Dlatego każda planeta musi mieć własne Wody o takim temperamencie, które nie podlegają Mrozowi. ”
Huygens odkrył Tytana w 1655 roku, dlatego sonda nosi jego imię. W tamtych czasach Tytan był tylko odrobiną światła w teleskopie. Huygens nie widział chmur Tytana w ciąży z deszczem ani wzgórz Tytana wyrzeźbionych przez pędzące płyny, ale miał świetną wyobraźnię.
„Woda” Tytana to ciekły metan, CH4, lepiej znany na Ziemi jako gaz ziemny. Zwykła woda ziemska, H2O, byłaby zamrożona na Tytanie, gdzie temperatura powierzchni wynosi 290o F poniżej zera. Z drugiej strony, metan jest płynącą cieczą o „temperamencie niepodatnym na mróz”.
Jonathan Lunine, profesor z University of Arizona, jest członkiem zespołu naukowego misji Huygens. On i jego koledzy uważają, że Huygens wylądował w ekwiwalencie Tytana w Arizonie, w większości suchym obszarze z krótkimi, ale intensywnymi porami deszczowymi.
„Kanały rzeczne w pobliżu sondy Huygens wydają się teraz puste”, mówi Lunine, ale uważa, że płyny były tam ostatnio. Małe skały porozrzucane wokół miejsca lądowania są przekonujące: są gładkie i okrągłe jak skały rzeczne na Ziemi i „siedzą w niewielkich zagłębieniach wykopanych, jak się wydaje, przez płynące płyny”.
Źródłem całej tej wilgoci może być deszcz. Atmosfera Tytana jest „wilgotna”, co oznacza bogatą w metan. Nikt nie wie, jak często pada deszcz, „ale kiedy pada”, mówi Lunine, „ilość pary w atmosferze jest wiele razy większa niż w atmosferze ziemskiej, więc można uzyskać bardzo intensywne ulewy”.
A może też tęcze. „Składnikami, których potrzebujesz do tęczy, są światło słoneczne i krople deszczu. Titan ma jedno i drugie ”- mówi Les Cowley, ekspert w dziedzinie optyki atmosferycznej.
Na Ziemi tworzą się tęcze, gdy światło słoneczne odbija się od przezroczystych kropelek wody. Każda kropla działa jak pryzmat, rozpraszając światło na znane spektrum kolorów. Na Tytanie tworzą się tęcze, gdy światło słoneczne odbija się od kropel metanu, które podobnie jak krople wody są przezroczyste.
„Ich piękno [wymaga], aby były czyste…”
„Tęcza metanowa byłaby większa niż tęcza wodna”, zauważa Cowley, „o promieniu pierwotnym wynoszącym co najmniej 49o dla metanu i 42,5o dla wody. Wynika to z faktu, że współczynnik załamania ciekłego metanu (1,29) różni się od współczynnika załamania wody (1,33). ” Kolejność kolorów byłaby jednak taka sama: niebieska od wewnątrz i czerwona od zewnątrz, z ogólną nutą pomarańczy spowodowaną pomarańczowym niebem Tytana.
Jeden problem: Tęcze potrzebują bezpośredniego światła słonecznego, ale niebo Tytana jest bardzo zamglone. „Widoczne tęcze na Tytanie mogą być rzadkie” - mówi Cowley. Z drugiej strony tęcze w podczerwieni mogą być powszechne.
Naukowiec atmosferyczny Bob West z NASA Jet Propulsion Laboratory wyjaśnia: „Atmosfera Tytana jest przeważnie czysta przy długości fal podczerwonych. Właśnie dlatego sonda Cassini używa kamery na podczerwień do fotografowania Tytana. ” Promienie słoneczne w podczerwieni nie miałyby problemów z przenikaniem mrocznego powietrza i tworzeniem tęcz. Najlepszy sposób na ich zobaczenie: gogle „noktowizyjne” na podczerwień.
Cała ta rozmowa o deszczu, tęczach i błocie sprawia, że ciekły metan brzmi jak zwykła woda. To nie jest. Rozważ następujące:
Gęstość ciekłego metanu to tylko około połowa gęstości wody. Jest to, powiedzmy, coś, co musiałby wziąć pod uwagę budowniczy łodzi na Titan. Łodzie pływają, gdy są mniej gęste niż płyn pod nimi. Łódka Tytana musiałaby być wyjątkowo lekka, aby unosić się w ciekłym morzu metanu. (To nie jest tak szalone, jak się wydaje. Przyszli odkrywcy będą chcieli odwiedzić Tytana, a łodzie mogą być dobrym sposobem na poruszanie się.)
Ciekły metan ma również niską lepkość (lub „lepkość”) i niskie napięcie powierzchniowe. Tabela poniżej. Napięcie powierzchniowe nadaje wodzie gumowatą skórę, a na Ziemi pozwala pluskwom wodnym przesuwać się po stawach. Pluskwa wody na Tytanie natychmiast zapadłaby się do stawu mętnego metanu. Z drugiej strony, niska grawitacja Tytana, tylko jedna siódma ziemska grawitacja, może pozwolić stworowi ponownie się wydostać.
Powrót do łodzi: śmigła obracające się w metanie musiałyby być bardzo szerokie, aby „złapać” wystarczającą ilość rzadkiego płynu do napędu. Musiałyby być również wykonane ze specjalnych materiałów odpornych na pękanie w temperaturach kriogenicznych.
I uważaj na te fale! Europejscy naukowcy John Zarnecki i Nadeem Ghafoor obliczyli, jakie mogą być fale metanu na Tytanie: siedem razy wyższe niż typowe fale Ziemi (głównie z powodu niskiej grawitacji Tytana) i trzy razy wolniejsze, „zapewniając surferom surfer”, mówi Ghafoor.
Wreszcie ciekły metan jest łatwopalny. Tytan się nie pali, ponieważ atmosfera zawiera tak mało tlenu - kluczowego składnika do spalania. Jeśli pewnego dnia odkrywcy odwiedzą Tytana, będą musieli zachować ostrożność przy zbiornikach z tlenem i powstrzymać się od gaszenia pożarów „wodą”.
Tęcze w podczerwieni, wysokie fale, morza wzywające żeglarzy. Huygens nie widział żadnej z tych rzeczy, zanim opadła w błoto. Czy oni naprawdę istnieją?
„… Nie ma powodu, dla którego inne Planety powinny być bez nich.”
Oryginalne źródło: [chronione przez e-mail]
