“Magiczne wyspy” na morzach Tytana okazały się być górami lodowymi wykonanymi z dziwnych materiałów
W 2014 roku misja Cassini-Huygens odkryła jasne plamy w morzach i jeziorach Tytana, księżyca Saturna, które poruszały się w czasie. Przez długi czas naukowcy nie mogli zrozumieć, czym jest to dziwne zjawisko. Wydaje się, że znaleziono już wyjaśnienie: duże góry lodowe (choć nie wykonane z lodu wodnego).
Tytan jest drugim co do wielkości satelitą w Układzie Słonecznym, o średnicy około 5 150 kilometrów i powierzchni większej niż Eurazja i Afryka razem wzięte. Krąży wokół Saturna, tj. znajduje się tak daleko od Słońca, że otrzymuje sto razy mniej energii słonecznej na jednostkę powierzchni niż Ziemia. Dlatego temperatura jego powierzchni wynosi prawie -180 stopni. W związku z tym jego powierzchnia składa się z lodu, a lokalny odpowiednik wydm zawiera nawet naftalen. Na satelicie znajduje się wiele rzek, jezior i mórz. Nie są one jednak wypełnione wodą, lecz ciekłym etanem, propanem i metanem. Całkowita objętość węglowodorów w tych morzach jest kilkakrotnie większa niż wszystkie znane rezerwy tego rodzaju na Ziemi.
Badanie Tytana jest niezwykle trudne, ponieważ jego głównie azotowa atmosfera jest czterokrotnie gęstsza niż ziemska (ciśnienie na powierzchni jest półtora raza wyższe niż ziemskie). W tak gęstej i zimnej atmosferze stale panuje gęsta mgła i chmury. Bardzo trudno jest przez nie obserwować w zakresie widzialnym i niektórych innych zakresach. W 2005 roku lądownik Huygens dokonał pierwszego (i jak dotąd ostatniego) miękkiego lądowania poza orbitą Marsa, poważnie poszerzając naszą wiedzę na temat Tytana, ale wiele rzeczy pozostaje niejasnych. Od 2014 roku sonda Cassini wykryła za pomocą radaru kilka jasnych plam na morzach Tytana, które z czasem zmieniły swoje położenie. To była spora niespodzianka. Pomysł pływającego lodu był oczywisty, ale jaki to był rodzaj lodu?
Faktem jest, że głównym składnikiem mórz księżyca Saturna jest ciekły etan z domieszką ciekłego metanu, o gęstości około 0,6 tony na metr sześcienny. Oznacza to, że jest to bardzo lekka ciecz. Jednak stały, głównie etanowy lód nie unosi się szczególnie dobrze w takich warunkach – musi być cięższy niż otaczająca go ciecz. Ponadto, ciekły etan i metan mają znacznie niższe napięcie powierzchniowe niż woda, co jeszcze bardziej utrudnia unoszenie się w nich gęstych obiektów. Wreszcie, czysty etan powstaje tylko w temperaturach poniżej -182.
Atmosfera Tytana jest jednak tak gęsta, że sezonowe wahania temperatury nawet na biegunach są niezwykle małe. Dlatego jest mało prawdopodobne, aby znajdował się tam stabilny etan w stanie stałym. Wcześniej możliwość występowania węglowodorowych kry lodowych w warunkach panujących na Tytanie uzasadniano ich wysoką porowatością: jeśli przekracza ona pięć procent, taki lód może unosić się na wodzie. Nie jest jednak jasne, z czego może składać się taki porowaty lód.
Autorzy nowego artykułu, opublikowanego w czasopiśmie Geophysical Research Letters, podeszli do tego problemu z innej strony. Zauważają oni, że cząsteczki znacznie cięższe od azotu i metanu (dwóch głównych gazów lokalnej otoczki gazowej) muszą nieuchronnie tworzyć się w atmosferze Tytana. Powinny więc spaść na powierzchnię, tak jak śnieg na Ziemi. Tylko lokalny śnieg będzie składał się głównie z nitryli (związków węgla, wodoru i azotu), węglowodorów o potrójnych wiązaniach i benzenu.
Korzystając z obliczeń, naukowcy odkryli, że taki śnieg, składający się z cyjanowodoru, może następnie tworzyć lód o wysokiej porowatości do 25-60 procent objętości. W tym przypadku, jeśli jest to morze bogate w etan, lód ten będzie mógł w nim pływać. Autorzy artykułu zauważają, że lód o alternatywnym składzie będzie miał poważne problemy z długoterminową nawigacją w morzach Tytana.
Jednocześnie zauważają, że jest mało prawdopodobne, aby taki porowaty lód powstał bezpośrednio z węglowodorowych “płatków śniegu” wpadających do mórz i jezior. Powinny być zbyt małe, aby pływać wystarczająco długo, aby nie utonąć. Bardziej prawdopodobne jest, że taki “śnieg” spada na brzegi mórz Tytana i udaje mu się tam uformować większe kępy, a następnie fale zmywają luźny lód, który się uformował i odrywają duże jego obszary, tak jak dzieje się to z górami lodowymi w morzach Ziemi.
Taki scenariusz, jak twierdzą naukowcy, może wyjaśniać inną niezwykłą cechę mórz i jezior księżyca Saturna: brak na nich dużych fal. W obszarze nasyconym pływającym lodem tworzenie się i stabilne istnienie dużych fal jest poważnie utrudnione.
Warto zauważyć, że takie prace są dalekie od teoretycznego znaczenia. Tytan jest jednym z najbardziej interesujących miejsc w Układzie Słonecznym do badań. I nie chodzi tylko o egzotyczne morza węglowodorów, ale także o to, co znajduje się pod nimi. W głębi satelity znajdują się duże podpowierzchniowe oceany wodne. Na dłuższą metę mądrze jest studiować je w odniesieniu do życia. Wymagane do tego misje wymagają jednak ciężkiego sprzętu. W 2005 roku sonda Huygens wylądowała na powierzchni, która podczas planowania misji wydawała się solidna, ale w praktyce okazała się zbliżona do bagna. Lepsze zrozumienie składu powierzchni Titanium jest niezbędne dla powodzenia przyszłych lądowań w tym miejscu.
