A Cassini űrszonda adatainak új elemzése megerősíti, hogy a Szaturnusz legnagyobb holdján, a Titanon metánkörforgás zajlik – hasonlóan a földi víz körforgásához.

Radarkép a Titan legnagyobb tengeréről, a Ligeia Maréról. (NASA / JPL-Caltech / ASI / Cornell)

Azóta, hogy a Cassini 2017-ben belezuhant a Szaturnusz légkörébe, nem volt olyan küldetés, amely megfigyelte volna az óriásbolygó vagy a Titan hold légkörét. Az űrszonda adatait azonban azóta is vizsgálják, és ezúttal a hold tavairól születtek új tudományos eredmények.

A Titan tízszer messzebb van a Naptól, mint a Föld, és felszínét sűrű, átlátszatlan, narancssárga szmog rejti. De ha be tudunk tekinteni a légkör alá, akkor azt látjuk, hogy a felszín furcsamód ismerős.

A Titanon is fúj a szél, és van időjárás. Sivatagait homokdűnék borítják. Gomolygó, fehér felhőiből gyakran ömlik az eső. Az égből hulló folyadék a hegyekre hull, ahonnan patakokban folyik le, majd folyókká gyűlik össze. A folyók tengerekbe torkollnak, hordalékukból deltákat képezve. Az időszakos tengerszint-emelkedés kimossa a deltákat, és tölcsértorkolatokat hoz létre.

De mindez mégis idegen. A hegyeket nem kőzet alkotja, hanem vízjég, amely a földöntúli hideg miatt képes egészen magas csúcsokba rendeződni. A Titanon épp olyan valószínűtlen, hogy megolvadjon a jég, minthogy a kő megolvadjon a Földön: a hold esői metánból és nitrogénből állnak. A Titanon teljes metánciklus megy végbe, hasonlóan a Földön a víz körforgásához: a folyadék tavakban gyűlik össze, elpárolog, a felhőkben kondenzálódik, majd újra esni kezd az eső, és a körforgás újraindul.

A Cassini űrszonda radarképeiből összeállított mozaikképen látszanak a Titan pólusainak környékén lévő különböző tavak és tengerek. (NASA / JPL-Caltech / ASI / USGS)

Van egy fontos különlegesség a Titan időjárásában. Amikor a Nap ultraibolya sugárzása találkozik a hold légkörében lévő metánnal (CH4), egy sor reakció megy végbe, amelyek eredményeképp etán (C2H6) jön létre. Az etán nehezebb, mint a metán vagy a hidrogén, és könnyen oldódik a metáncseppekben. A metánmolekuláktól eltérően azonban a Titan hegyeire hulló etán, bár szintén eljut a tengerekbe, nem párolog el újra. Etánkörforgás tehát nincs a Titanon.

A hold felszínét főként sivatag borítja, csak a pólusainál találhatók nagyobb nedvességtartalmú területek, ahol a hosszú sarki nyarak során a felhők összegyűlnek, és leadják terhüket. A Földhöz hasonlóan az itteni sivatagokban is eshet időnként az eső. Mivel a Titanon metánkörforgás zajlik, de etánkörforgás nem, korábbi elméleti kutatások arra az eredményre jutottak, hogy a pólusok környékén lévő nedvesebb területek tavainak több metánt kell tartalmazniuk, mint etánt.

Ezt Ralph Lorenz (Johns Hopkins University) jósolta meg 2014-ben elméleti módszerekkel, mivel a Cassini űrszonda nem rendelkezett olyan műszerrel, amely vizsgálhatta volna a Titan különböző tájainak összetételét. A kutatók azonban több kísérletet is végeztek, amelyekből megtudtuk, hogy a hold tavai mennyire eltérő összetételűek.

Négy bisztatikus radarkísérletet hajtottak végre: a Cassini rádiójelet küldött a Titanra, ami visszaverődött a felszínről, és a földfelszíni Deep Space Network érzékelte. A hold tavainak üvegszerű a felületük: szinte tökéletesen simák, a hullámmagasságuk legfeljebb milliméterekben mérhető, így kifejezetten jól verik vissza a rádióhullámokat.

A Nature Communications című lapban nemrég megjelent tanulmányukban Valerio Poggiali (University of Bologna) és munkatársai átnézték a bisztatikus adatokat, és a pólusoktól való távolság függvényében szisztematikus eltéréseket találtak abban, hogy a Titan tavai mennyire tükrözték vissza a Cassini rádióhullámait a Deep Space Network óriási, ausztráliai rádióantennájára.

A legvalószínűbb magyarázat az eltérésekre az, hogy a pólusoknál lévő tavak gazdagabbak metánban, főként a felszínükön és a partok közelében, ahol a folyók elérik őket. Ezen felül a partoknál a szelek nagyobb hullámokat keltenek, amelyek 1 helyett akár 3 milliméteresek is lehetnek.

A Titan hullámain legfeljebb egy hangya tudna szörfözni. Bár aprók a hullámok, érdekes elképzelni lágy hangjukat, amint a partot mossák, és ahogy ez a hang megváltozik, amikor egy felhőszakadás után a metán beleömlik a sűrűbb tengerekbe.

Forrás: Sky & Telescope