Mlhavá historie atmosféry Titanu

Který kamenný měsíc má vysoký obsah dusíku v atmosféře, podobnou geologii jako Země, obdobu koloběhu vody v přírodě, jezera s kapalnými uhlovodíky a poměrně dobré vyhlídky na udržení možného života? Odpověď zní: Titan – úchvatný měsíc planety Saturn.

V úvodu článku je představa umělce, zachycující jezera kapalných uhlovodíků na povrchu měsíce Titan.

Titan se podobá Zemi v mnoha ohledech. Proto jsou vědci doslova fascinováni tímto neobvyklým měsícem. Jeho atmosféra je často považována za analog zemského ovzduší, které naši planetu obklopovalo před miliardami roků. Navzdory vzdálenosti 1,3 miliardy km, která obě tělesa odděluje, vytvořily si Země i Titan svoje atmosféry prostřednictvím gravitačního rozvrstvení (diferenciace) a v důsledku srážek s planetkami a kometami.

„Titan poskytuje mimořádné prostředí k lepšímu pochopení některých chemických procesů, které vedly k výskytu života na Zemi,“ říká Joseph M. Trigo-Rodriguez, Institute of Space Sciences (CSIC-IEEC), Barcelona, Španělsko. „Atmosféra měsíce Titan je doslova přírodní laboratoří, která se v mnoha ohledech zdá být nápadně podobná našim současnými představám o charakteru prvotní atmosféry Země.“

To stojí za povšimnutí, protože Země a Titan se vytvářely z nesmírně odlišných materiálů podle odlišného receptu, za drasticky odlišných teplot.

Vznik prvotní atmosféry

Země se pravděpodobně zformovala z vyprahlých, na kyslík chudých hornin (planetesimál), nacházejících se ve vnitřní části vznikající planetární soustavy, zatímco Titan se zrodil ze stavebních kamenů bohatých na kyslík a další těkavé látky (z tzv. kometesimál) roztroušených ve vnějších oblastech Sluneční soustavy. Joseph M. Trigo-Rodriguez a Javier F. Martin-Torres se domnívají, že životně důležité organické látky se v atmosféře mladé Země vypařily a působením slunečního větru byly vymeteny do vnějších oblastí. Příměsi vzduchu, které dnes dýcháme, se vrátily zpět před 4 miliardami roků, během dopadů těles na mladou Zemi. Toto období dnes označujeme jako Velké pozdní bombardování (Late Heavy Bombardment – LHB). Během této periody byl materiál z vnějších oblastí Sluneční soustavy – bohatý na kyslík a další těkavé látky – hromadně doslova vrhán do vnitřní části planetárního systému.

Rozdílná vzdálenost od Slunce, rozdílná velikost a různorodé prostředí v okolí těles vedlo k odlišnému chemickému vývoji Země a Titanu. Obě tělesa byla bombardována podobnými objekty bohatými mj. na vodu, což poskytlo během období Velkého bombardování bohatý zdroj těkavých látek pro vytvoření atmosfér.

Odplynění těles a jejich srážky s jinými tělesy vedly na Zemi i na Titanu k vytvoření atmosfér s převahou dusíku, tj. obsahujících vodík, uhlík, dusík a kyslík podobného izotopového složení.

Původ života a další otázky

„Titan pozorujeme jako přirozenou oázu pozoruhodného astrobiologického významu k pochopení prostředí, ve kterém se odehrávaly procesy vedoucí ke vzniku života na Zemi,“ říká Trigo-Rodriguez. „Zdá se, že pravděpodobná cesta ke vzniku života vede přes hustou atmosféru, kde malé částice v podobě organické mlhy a meteorické kovy mohou působit jako katalyzátory pro vznik mnohem složitějších organických sloučenin z jednoduchých výchozích látek, jako je oxid uhelnatý a metan, což umožňuje zvýšení jejich složitosti a komplexnosti."

Vskutku, chemické experimenty, které uskutečnily v roce 2007 profesorka Margaret Tolbert a postgraduální studentka Melissa Trainer (University of Colorado, Boulder), ukázaly, že prvotní zemská atmosféra obsahovala stejnou organickou mlhu, která podnítila tvorbu složitějších organických molekul na Titanu.

Astronomové se stále zajímají o to, jakým způsobem si Titan udržuje zásoby atmosférického metanu. Chris McKay, planetolog NASA (Ames Research Center) předpokládá: „Atmosféra Země se skládá ze sloučenin, které přetrvávají miliardy let. Avšak na Titanu by byl veškerý metan rozložen slunečním zářením během časového úseku zhruba 30 miliónů roků. To znamená, že zde musí existovat dlouhodobý zdroj, který obsah metanu v ovzduší neustále doplňuje.“

Plynný metan se do atmosféry dostává především odpařováním z jezer kapalných uhlovodíků na povrchu Titanu. Avšak ke skutečnému pochopení, co je opravdovým zdrojem metanu, navrhuje Martin-Torres výzkum povrchu měsíce Titan prostřednictvím dalších kosmických sond. (Zatím na Titanu přistálo v lednu 2005 pouze evropské průzkumné pouzdro Huygens, které se oddělilo od sondy Cassini. Limitovaný přenos dat trval asi 90 minut do vybití baterií.)

„Potřebujeme uskutečnit výzkum povrchu prostřednictvím přistávacích sond,“ dodává Martin-Torres. „Stále nám schází ty nejdůležitější údaje.“ Takovéto sondy by mohly studovat složení povrchu měsíce Titan, povahu chemických reakcí za velmi nízkých teplot (-180 °C) a pátrat po stopách života.

Zdroj: http://www.physorg.com/news/2011-10-hazy-history-titan-air.html

autor: František Martinek