Cassini zkoumá jezera metanu na Titanu

Titan je mezi téměř dvěma stovkami měsíců ve Sluneční soustavě jediným, který je obklopen hustou atmosférou a velkými rezervoáry kapaliny na povrchu. To z něj dělá těleso podobné terestrickým planetám, především Zemi.

V atmosférách Země i Titanu dominuje dusík – v případě Titanu je to více než 95 %. Nicméně na rozdíl od Země má Titan velmi málo kyslíku; zbývající část atmosféry představuje především metan a stopová množství dalších plynů včetně etanu. A za velmi nízkých teplot panujících ve velké vzdálenosti planety Saturn od Slunce může metan a etan existovat na povrchu Titanu v kapalné podobě.

Z tohoto důvodu vědci dlouho uvažovali o pravděpodobné existenci jezer a moří kapalných uhlovodíků na povrchu Titanu. Data z americko-evropské sondy Cassini nás nezklamala. Od příletu do systému planety Saturn v roce 2004 sonda Cassini odhalila, že více než 1,6 miliónu kilometrů čtverečních povrchu Titanu – přibližně dvě procenta celkového povrchu – je pokryto kapalným metanem a etanem.

Existují zde tři velká moře nacházející se poblíž severního pólu měsíce Titan, která jsou obklopena četnými malými jezery na severní polokouli. Pouze jedno velké jezero bylo sondou nalezeno na jižní polokouli.

Přesné složení těchto kapalných zásobníků zůstávalo záhadou až do roku 2014, kdy palubní radar na sondě Cassini byl poprvé použit k prokázání, že moře pojmenované Ligeia Mare – druhé největší na Titanu a rozměry odpovídající pozemským jezerům Lake Huron a Lake Michigan dohromady – je bohaté na metan. Nové výzkumy byly publikované v Journal of Geophysical Research.

„Před vypuštěním sondy Cassini jsme očekávali objev, že moře Ligeia Mare je převážně tvořeno etanem, který je vytvářen ve velkém množství v atmosféře, když sluneční záření rozbíjí molekuly metanu. Místo toho je toto moře převážně tvořeno čistým metanem,“ říká Alice Le Gall, členka týmu radaru sondy Cassini na Francouzské výzkumné laboratoři LATMOS v Paříži, vedoucí autorka nové studie.

Tato nová studie byla zpracována na základě shromážděných dat pořízených pomocí radaru na palubě sondy Cassini během průletů kolem Titanu v letech 2007 až 2015.

Alice Le Gall tvrdí, že podle mnoha z možných vysvětlení může být Ligeia Mare považováno za moře tvořené metanem. „Buď je Ligeia Mare doplňováno dalším metanem v důsledku dešťů nebo se z něj etan někam přemísťuje. Je pravděpodobné, že etan končí v podmořské kůře, nebo že nějakým způsobem přetéká do sousedního moře Kraken Mare, avšak to bude vyžadovat další výzkumy.“

Ve svém výzkumu vědci kombinovali několik radarových pozorování tepla vyzařovaného z Ligeia Mare. Použili rovněž data z experimentu v roce 2013, kdy došlo k odrazu rádiového signálu od povrchu Ligeia Mare. Závěry tohoto experimentu byly publikovány v roce 2014 týmem radaru sondy, jehož vedoucím byl Marco Mastrogiuseppe z Cornell University, Ithaca, New York, který také přispěl k nové studii.

Během experimentu v roce 2013 použitý radar detekoval ozvěnu (echo) od mořského dna, z které byla odvozena hloubka Ligeia Mare podél dráhy letu sondy Cassini nad hladinou moře – jednalo se o vůbec první určení hloubky mimozemského moře. Vědci byli překvapeni, když určili hloubku metanového moře větší než 160 metrů v nejhlubším místě podél radarové stopy měření.

„Objevili jsme, že mořské dno Ligeia Mare je pravděpodobně pokryté vrstvami usazenin bohatých na organické látky,“ dodává Alice Le Gall.

V atmosféře Titanu reagují dusík a metan za produkce široké rozmanitosti organických materiálů. Vědci se domnívají, že těžký materiál padá dolů na povrch Titanu. Alice Le Gall se spolupracovníky se domnívají, že tyto složky buď padají do moře přímo ze vzduchu, prostřednictvím deště nebo v rámci toků řek na Titanu se rozpustí v kapalném metanu. Nerozpustné sloučeniny, jako je například nitril či benzen, klesají na dno moře.

Při výzkumu bylo rovněž zjištěno, že pobřežní linie kolem Ligeia Mare může být propustné a zaplavené kapalnými uhlovodíky. Data zahrnují období trvající od místní zimy do jara a vědci očekávali, že – podobně jako mořská pobřeží na Zemi – okolní pevný terén se bude zahřívat mnohem rychleji než moře.

Avšak měření ze sondy Cassini neukazují žádné významné rozdílnosti mezi teplotou moře a okolního pobřeží v průběhu zmíněné periody. To naznačuje, že terén obklopující jezera a moře je promáčený kapalnými uhlovodíky, které jeho teplotu zvyšují nebo snižují velmi podobně jako u samotného moře.

„Je úžasným počinem průzkumu, že provádíme mimozemskou oceánografii na cizím měsíci,“ říká Steve Wall, zástupce vedoucího radarového týmu sondy Cassini v NASA's Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Kalifornie. „Titan nás sotva přestane překvapovat.“

Zdroj: http://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=6440 a http://phys.org/news/2016-04-cassini-explores-methane-sea-titan.html

autor: František Martinek