Tytan, największy księżyc Saturna

Astronomia: Kosmos 808 0

Spośród 62 dotychczas odkrytych naturalnych satelitów planety Saturn największe emocje budzi niewątpliwie Tytan.

Tytan księżyc Saturna. Zdjęcie: www.universetoday.com.
Tytan księżyc Saturna. Zdjęcie: www.universetoday.com.

Ten mierzący ponad 5000 km średnicy obiekt astronomiczny należy do czołówki księżyców naszego Układu Słonecznego, przegrywając pierwszą pozycję z Ganimedesem – księżycem krążącym wokół Jowisza.


Zdobywanie informacji o Tytanie

Informacje dotyczące tego księżyca podczas swojej misji badawczej zbierała skrzętnie sonda Cassini, która w 1997 roku została wysłana w przestrzeń kosmiczną celem zbadania księżyców oraz pierścieni Saturna. Po siedmiu latach, czyli dopiero w 2004 roku, dotarła ona do celu.

Sonda Cassini została wyposażona w próbnik Huygens, który z kolei osiągnął powierzchnię Tytana w połowie stycznia 2005 roku. To właśnie wtedy mogliśmy w pełni podziwiać piękno charakterystycznej mglistej atmosfery największego księżyca Saturna.


Informacje o Tytanie zebrane przez próbnik Huygens

  • dzięki przyrządowi do badania struktury atmosfery (HASI), umieszczonemu na próbniku Huygens, dowiedzieliśmy się bardziej szczegółowych informacji odnośnie warunków panujących w atmosferze – dokonano pomiaru ciśnienia, temperatury oraz jej gęstości na wysokości 1400 km nad powierzchnią Tytana;
  • próbnik potwierdził obecność metanu w atmosferze i na powierzchni Tytana, jednak jego dokładne pochodzenie wciąż jest nieznane;
  • cechą charakterystyczną na tym naturalnym satelicie Saturna są wiatry, które na wysokości 45 km nad powierzchnią Tytana osiągają prędkość większą niż wynosi prędkość obrotowa samego księżyca;
  • przyrząd RADAR umieszczony na próbniku Huygens stworzył mapę niemalże połowy powierzchni księżyca;
  • próbnik potwierdził silną aktywność geologiczną na podstawie odkrycia argonu-40, powstającego z nietrwałego izotopu potasu;
  • obecność azotu w atmosferze Tytana została ostatecznie potwierdzona podczas tej misji, a pochodzi on prawdopodobnie z amoniaku lub innych związków chemicznych, które go zawierają;
  • cechą charakterystyczną Tytana jest mgła w kolorze pomarańczowym, której zasięg osiąga powierzchnię księżyca. Próbnik zebrał do analizy dane dotyczące właściwości cząstek wchodzących w skład mgły, jak również i rozmiar;
  • możliwości próbnika pozwoliły na wykonanie szczegółowej analizy aerozoli znajdujących się w atmosferze, a poprzez ogrzewanie ich w piecu wyizolowano m.in. cyjanowodór oraz amoniak;
  • hipotezy głoszące istnienie głęboko pod powierzchnią oceanu zawierającego wodę oparte są na odkryciu nietypowych źródeł pobudzenia elektrycznego, które przypisywane są właśnie przewodzącym zbiornikom z tą cieczą;
  • na powierzchni Tytana zarejestrowano istnienie sporych obszarów wydmowych składających się prawdopodobnie z węglowodorów, które początkowo mocno utrudniały zlokalizowanie miejsca lądowania próbnika;
  • innych osiągnięciem jest odkrycie obecności na powierzchni księżyca licznych suchych koryt rzecznych, terenów wyżynnych oraz obłych struktur skalistych.

Ukształtowanie powierzchni Tytana

Ze względu na duże podobieństwa powierzchniowe z Ziemią naukowcy snują przypuszczenia, iż bardzo prawdopodobne, że na Tytanie możliwe jest istnienie organizmów żywych. Na tym księżycu znajdziemy charakterystyczne zbiorniki metanu, układające się w morza oraz jeziora, z zaznaczonymi wyraźnie liniami brzegowymi. Ponadto znajdziemy tam także wyżyny.

Na Tytanie zaobserwowano cykl hydrologiczny, polegający na zmianach stanu skupienia metanu, czego efektem są przejścia ze stanu ciekłego na gazowy czy też z gazowego na ciekły.

Na chwilę obecną Tytan to jedyne dotychczas ciało niebieskie w naszym Układzie Słonecznym (oprócz Ziemi), na powierzchni którego stwierdzono występowanie związków chemicznych w stanie ciekłym – w tym przypadku metanu. Co bardzo istotne, związek ten występuje zarówno jako ciecz (zbiorniki metanowe na powierzchni), jak i gaz (próbnik Huygens zarejestrował jego obecność w atmosferze).

Zewnętrzna warstwa Tytana to gruba powłoka lodowa, oddzielona od wewnętrznej warstwy płaszcza. Prawdopodobnie występuje w niej klatrat metanu, czyli związek o strukturze krystalicznej, który składa się z cząsteczek metanu oraz wody.

Według zebranych badań wewnętrzny płaszcz Tytana stanowi powłoka lodowa znajdująca się pod wysokim ciśnieniem, w efekcie czego mogą powstawać w wyniku nacisku kryształy o układzie tetragonalnym.

Istnieją również hipotezy mówiące o tym, że pomiędzy grubymi powłokami lodowymi znajduje się potężny zbiornik z cieczą, dzięki której może dochodzić do zjawiska kurczenia się Tytana, kiedy księżyc ten okrąża planetę Saturn.


Atmosfera Tytana

Gęsta, gruba (warstwy atmosfery mają łącznie mniej więcej 1000 km) i o charakterystycznej, pomarańczowej barwie, atmosfera Tytana stanowi duży problem dla badań powierzchni księżyca. Pomimo stosunkowo niewielkich rozmiarów tego naturalnego satelity łączna masa tych warstw atmosferycznych jest większa niż w przypadku naszej planety.

Badania nad strukturą atmosfery tego księżyca rozpoczęła sonda Voyager, dzięki której stwierdzono duże prawdopodobieństwo występowania w niej azotu. Próbnik Huygens ostatecznie potwierdził zebranymi danymi, że faktycznie występuje w niej ten pierwiastek, związany chemicznie w postać amoniaku lub innego związku.

Pierwsze potwierdzone odczytami dane dotyczące rozmiarów atmosfery księżyca Tytan zawdzięczamy sondzie Voyager 1, która w listopadzie 1980 roku pobrała informacje o tym naturalnym satelicie osiągając największą bliskość wynoszącą niemal 6500 km od powierzchni największego sztucznego satelity Saturna.

Gęsta atmosfera Tytana to w zdecydowanej większości azot (98,4% łącznego składu) i metan (1,4% łącznego składu), grupę stanowiącą ok. 0,2% tworzy m.in. wodór. Udział metanu w składzie atmosfery tego księżyca zmienia się i osiąga niemalże 5% na poziomie kilku km od jego powierzchni. Mocno ograniczony szkodliwy wpływ wiatru słonecznego Tytan zawdzięcza działaniu magnetosfery planety Saturn.


Zbiorniki cieczy na Tytanie

  • Kraken Mare – potężny ocean metanu w stanie ciekłym o powierzchni sięgającej 400 tysięcy km kwadratowych i niewielkiej głębokości do 7 metrów.
  • Ligeia Mare – zbiornik ten zajmuje obszar ponad 100 tysięcy km kwadratowych, jest on zdecydowanie głębszy od Kraken Mare – nawet do 170 metrów.
  • Punga Mare – zajmuje obszar nieco mniejszy niż Ligeia Mare, osiąga długość wynoszącą w granicach 380 km. Zbiornik znajduje się na półkuli północnej, gdzie w zdecydowanej większości występują na Tytanie jeziora wypełnione węglowodorami w stanie ciekłym.
  • Ontario Lacus – jezioro znajdujące się w południowej części księżyca, o powierzchni 15 tysięcy km kwadratowych, długości do 235 km i szerokości do 90 km. Ze względu na niewielką głębokość wynoszącą do 7,5 m zaobserwowano tam bardzo niewielkie fale.
  • Jingpo Lacus – jeden z większych zbiorników płynnych na Tytanie, o długości do 240 km i szerokości do 70 km.
  • Neagh Lacus– kolejne duże jezioro na powierzchni księżyca, znajdujące się w części północnej, o długości do 98 km.
  • Bolsena Lacus – zbiornik płynnych węglowodorów o długości maksymalnej do 101 km.
  • Ladoga Lacus – jezioro o długości dochodzącej do 110 km.

Astronomiczne zapytania:

  • Tytan

Inne artykuły astronomiczne i rankingi sprzętu obserwacyjnego