2004. december – Titán: feltárul egy új világ | MCSE

2004. december – Titán: feltárul egy új világ


Hamisszínes kép a Titánról

A Titán belső anyaga fele részben vízjégből, fele részben kőzetekből állhat. A felszín alatt
75-100 km-ig "normál" vízjég kéreg húzódik. 75-100 km mélyen kezdődhet a 200-300 km vastag
folyékony víz óceánja, amit a gyenge belső hő és a vízbe keveredő, fagyáspont csökkentő ammónia
tart oldott állapotban. Ez alatt nagy nyomású jég következik, még mélyebben pedig a szilikátos
kőzetmag található.


A magaslégköri szmogréteg
a korong peremén

A felszínt sziklaszilárd vízjég alkotja, amelyen folyékony metán-etán vagy etán-propán tavak
lehetnek, innen kap utánpótlást a légkörben megfigyelt metán. Amennyiben a Titánon szabad felszínű
szénhidrogén tavak, tengerek vannak, azokon a Földinél háromszor gyengébb szél is hullámokat generál,
amelyek aztán lassabban haladnak mint bolygónkon. A felszíni légnyomás 1,5 atmoszféra, a hőmérséklet
94K, a táj homályos, vöröses árnyalatú.

A légkörhöz érkező napfény közel 100-szor gyengébb, mint a Föld esetéven, és annak is csak 10%-a éri
el a felszínt,. A lassú tengelyforgás miatt nem várhatunk olyan zonálisan elkülönülő áramlási rendszereket,
mint pl. az óriásbolygóknál, sokkal inkább a Vénuszhoz hasonlóan egyetlen hatalmas áramlási cellát, ami az
egyenlítő környékéről a pólusokig és vissza szállítja a gázokat. A megfigyelések alapján 100-300 km közötti
magasságban dominánsan prográd, azaz a tengelyforgással azonos irányú cirkuláció lehet, többször 10 m/s
átlagsebességgel.

A légkörben a metán a Nap ultraibolya sugárzásától bomlik, a bomlástermékeiből kombinálódó hosszú molekulaláncú
szénhidrogének alkotta átlátszatlan szmog keletkezik. A metán az alacsonyabb légrétegekben 10-20 km közötti
magasságban felhőket képez. Utóbbiak órás időskálán is változnak, azaz konvektív fellegek lehetnek, mint pl. a
nyári gomolyfelhők a Földön. A bennük lévő cseppek feltehetőleg tholin magokból (különböző összetett szénhidrogénből
álló vörös anyagból) és köréjük kondenzálódott metánból, esetleg egyéb anyagokból tevődnek össze.


A Titán kémiája
A nitrogén és a szénhidrogének együtt
a légköri kémiai folyamatok révén akár
egyszerű aminosavak kialakulásához
is vezethetnek

A metán fotolízisével (elektromágneses sugárzás hatására történő átalakulásával) keletkező reakciótermékek
aeroszolként lefelé ülepednek, süllyedés közben alacsonyabban egyéb anyagok kondenzálódnak ki rájuk. Ha feltételezzük,
hogy az így képződő reakciótermékek a múltban is a maival megegyező rátával keletkeztek, akkor az idők során 100-600m
vastag réteg halmozódott volna fel belőlük a felszínen. További érdekesség, hogy a légkörben képződő hosszú láncú
szénhidrogénekbe nitrogén is beépülhet, egyszerű aminosavakat alkotva.

A Titán légkörében a kémiai átalakulások fő hajtómotorjai:

  • ultraibolya napsugárzás, ez 1000 km magasan hoz létre elektronsűrűség maximumot, főleg a magas szintű szmog kialakulásáért felel
  • magnetoszferikus töltött részecske bombázás a Szaturnusztól
  • kozmikus sugarak, ezek 90 km magasan hoznak létre elektronsűrűség maximumot
  • meteorok és ezekből visszamaradó kozmikus eredetű porszemcsék, ezek egyik forrása a szomszédos Hyperion
  • a légköri elektromos folyamatok is energiát szolgáltathatnak a kémiai reakciókhoz. A redukáló légkörben viszonylag könnyen mobilizálhatók az elektronok, mivel kicsi a befogásukra hajlamos atomok és molekulák aránya.
    a becsapódások szintén okozhatnak kémiai átalakulásokat a felszínen.

 

A Cassini 2004. október 26.-án 1174 km-re haladt el a Titán mellett, a manőver legfontosabb 32 órája alatt a
teljes szonda koordináltan mozgott, hogy merev felfüggesztésű műszerei hiba nélkül kövessék a célt. Kiderült,
hogy a korábban említett, déli pólus feletti kb. 1000 km átmérőjű felhőgyűrű a várakozásokkal ellentétben nem
metánból áll. De az is elképzelhető, hogy a felhők bár metánból vannak, a szemcséket emelkedés közben kicsapódó
egyéb anyag vonja be — ezért nem látjuk a fő összetevőt.


Felszíni részletek: vajon melyik a folyékony szénhidrogén és melyik a szilárd jég?

A legvilágosabb és legsötétebb felszínformák albedója kb. 10%-ban különbözött egymástól. A legtöbb világos
terület a 60. és 160. hosszúsági kör között helyezkedik el. A kisebb sötét alakzatok egy része egymással
közel párhuzamosan elnyúlt képződmény — valószínűleg szél hozta létre őket őket, ami északnyugatról délkeletre
fúj. Fontos, hogy becsapódásos kráterek egyáltalán nem látszottak a holdon, tektonikus és vulkanikus eredetűnek
feltételezett képződmények azonban mintha volnának — a felszín fiatal és aktív lehet. Az egyik legnagyobb kérdés,
hogy a világos és sötét szerkezetek közül melyek a kiemelkedések és melyek a szénhidrogén tengerek — ezzel
kapcsolatban nincs egységes vélemény.


A felszín 150×250 km-es részlete a kb. 300 m felbontóképességű radarfelvételen. A világos területek az egyenetlen, a
sötétek a sima vidékeket jelzik

A radarvizsgálatok alapján egy 400 km hosszú sávban a relatív magasságingadozás viszonylag kicsi volt, nem haladta
meg a 150 métert. A korábbi modellek szerint a felszín egyenetlen lehet, mivel az elegyengető eróziós folyamatok
kb. 400-szor gyengébbek a földieknél, míg a tektonikus folyamatok nagyságrendileg csak 50-szer gyengébbek. A
következő 4 évben a Cassini 44-szer fogja a Titánt megközelíteni, legszorosabban 956 km-re. A program kétségtelenül
legizgalmasabb eleme a Huygens leszállása, jelenlegi tervek szerint a berendezés a Xanadu névre elkeresztelt régiót
célozza majd meg.


A Huygens tervezett leszállóhelye

{mosimage}
Fantáziakép a Titánra ereszkedő Huygens-ről.

A Huygens 2004. december 25-én válik le az anyagszondáról, majd 2005. január 14-én 2,7 méter átmérőjű hővédőpajzsa
fékezi le a légkörbe lépve, ezután kinyílik 8,3 méteres fő ejtőernyője. E azonban csak mintegy 15 percig üzemel,
ezután ledobódik, és egy kisebb váltja fel. Így sikerül az ereszkedés időtartamát 2,5 órára csökkenteni a sűrű
légkörben. (Hasonló módszert a Venera Vénusz-szondáknál is alkalmaztak, ott a az ejtőernyőt idővel szintén
eleresztette a berendezés, és felfele néző parabolaantenájával fékezve zállt le a felszínre.) A Huygens teljes
élettartama 153 perc, így a felszínen még kb. 0,5 óráig üzemelhet.

További információk a Titánról:

— A Titán új világa, Meteor 2004/12.
A Cassini program magyar nyelvű honlapja
A Cassini program angol nyelvű honlapja
A Huygens program angol nyelvű honlapja
Animációk
— Asztribiológia, meteor csillagászati évkönyv 2005