Titano ežerai: skysto metano ir etano jūros Saturno palydove
Atraskite Titano ežerus — Saturno palydovo skysto metano ir etano jūras, Cassini‑Huygens atradimai, radarinių vaizdų stebuklai ir kosmoso paslaptys.
Saturno mėnulio Titano ežerai daugiausia sudaryti iš skysto metano ir etano, kartais maišytų su azotu ir kitais angliavandeniliais. Ežerus aptiko kosminis zondas "Cassini-Huygens". Didesni vandens telkiniai Titane vadinami maria (jūromis), o mažesni – lacūs (ežerais).
Aptikimas ir stebėjimai
Idėja, kad Titane gali būti skystų angliavandenilių telkinių, atsirado jau perskaičius "Voyager 1" ir "Voyager 2" duomenis, kurie rodė tirštą atmosferą, galinčią palaikyti skysčius. Tačiau tikslesni įrodymai pasirodė vėliau: 1995 m. "Hubble" teleskopo ir kitų teleskopų nuotraukos parodė požymių, kad paviršiuje gali būti skysto metano.
Kai 2004 m. atvyko zondas "Cassini-Huygens"., jis naudojo radaro, infraraudonųjų spindulių ir optinius instrumentus. Iš pradžių mokslininkai nerado aiškių saulės atspindžių nuo skysčio paviršių, tačiau radaras ir kitų instrumentų duomenys vėliau atskleidė dideles lygių plotų sritis, sudarytas iš skystų angliavandenilių.
Pirmieji ežerai ir pagrindiniai atradimai
Mokslininkai ilgą laiką manydavo, kad skystas etanas ir metanas bus sutelkti pie ir šiaurės ašigaliuose. Ties pietiniu ašigaliu aptikta didelė tamsi vietovė, pavadinta Ontario Lacus, – tai buvo pirmasis aiškus ežero, galbūt susidariusio lietaus, pavyzdys. Radarinėse nuotraukose prie ašigalio taip pat buvo nustatyta galima kranto linija.
2006 m. plaukdamas netoli Titano, zondas "Cassini-Huygens". radaru užfiksavo šiaurinės pusrutulio dideles lygių plotų zonas. Remiantis tais duomenimis, 2007 m. sausį mokslininkai paskelbė, kad rasta „galutiniai ežerų, pripildytų metano, Saturno mėnulyje Titane įrodymai“. Komanda pripažino, kad šios lygios sritys yra angliavandenilių ežerai – pirmieji ežerai, aptikti už Žemės ribų; kai kuriose vietose stebimos ir upių vagos.
Instrumentai ir metodai
Skysčiai Titane buvo identifikuoti ir patvirtinti naudojant kelis metodus: radaro vaizdus (jis prasiskverbia pro tirštą atmosferą), infraraudonųjų spindulių spektrinę analizę ir optinius vaizdus. 2007 m. gruodžio mėn. zondas "Cassini-Huygens". tyrė paviršiaus chemines savybes infraraudonosiose juostose ir patvirtino, kad kai kurie dideli ežerai iš tiesų užpildyti skysčio, daugiausia angliavandenilių, įskaitant etano.
Geografija, dydžiai ir gylis
Didžiausi Titano „maria“ koncentruojasi šiauriniame pusrutulyje. 2007 m. stebėjimai parodė kelias dideles sritis netoli šiaurės ašigalio: vieną jūrą, didesnę nei 100 000 km² (didesnę nei Aukštutinis ežeras), ir kitą regioną, panašaus dydžio į Kaspijos jūrą. Pavyzdžiui, prie šiaurės ašigalio esantys telkiniai, žinomi kaip Kraken Mare, Ligeia Mare ir Punga Mare, yra milžiniški palyginti su kitais mėnulių paviršiaus objektais.
Ežerų užimama Titanui skirto ploto dalis yra labai maža – apie 0,002–0,02 % viso paviršiaus – tačiau jie yra reikšmingi savo mastu ir vaidmeniu atmosferos cikle. Radaro altimetrijos ir echoskopijos duomenys rodo, kad kai kurių ežerų gylis siekia dešimtis iki kelių šimtų metrų, nors tikslūs matavimai skiriasi priklausomai nuo vietovės.
Vietos, kur ežerų nerasta
2005 m. sausio 14 d. centrinėje Titano dalyje nusileido zondo dalis "Huygens-Cassini". Ten tiesioginių atvirų skysčių neužfiksuota: nusileidusio zondo nuotraukose matyti išdžiūvusios upės vagos ir šlapių ruožų pėdsakai, bet ne dideli ežerai. Iš pradžių manyta, kad kai kurios tamsios sritys centre gali būti klampios ar į degutą panašios medžiagos, tačiau nusileidus į vieną tokią zoną paaiškėjo, kad ji yra kieta. Nusileidus penetrometras (penetrometru) aptiko galimas drėgnesnio molio zonas, tačiau manoma, kad jis galėjo sustoti ant didelio akmenuko; bendras paviršius primena smėlį iš ledo, o akmenukai gali būti vandens ledo, suapvalinti skysčių erozijos.
Sezoniniai pokyčiai ir klimatas
Prognozuojama, kad per vienerius Saturno metus (apie 29,5 žemės metų) skystis juda nuo ekvatoriaus į ašigalius debesimis ir krinta lietumi. Titano atmosferos ir paviršiaus sąveika primena Žemės vandens ciklą: skystis garuoja, kondensuojasi debesyse, krinta lietumi ir tekėdamas formuoja upes bei pildo ežerus, tik procesai vyksta prie maždaug –179 °C temperatūros.
Stebėta didelė drėgmė ir metano debesys virš ežerų, taip pat evaporacijos požymiai; kai kuriais metais pasirodo laikini paviršiniai reiškiniai (pvz., vadinamosios „magijos salos“), kurie gali būti dujinės burbuliacijos, putos, bangų ar dar kitų procesų rezultatas.
Cheminė sudėtis ir reikšmė mokslui
Analizės parodė, kad Titano ežeruose yra dideli angliavandenilių telkiniai – 2008 m. mokslininkai teigė, kad poliariniuose ežeruose yra „šimtus kartų daugiau gamtinių dujų ir kitų angliavandenilių nei visose žinomose gamtinėse dujose Žemėje“. Netoli planetos centro esančiose dykumose skystis nepastebėtas, tačiau jose kaupiasi daug organinių medžiagų, kurios sudaro sudėtingą chemiją pagal labai žemą temperatūrą.
Titanas yra vienintelė kita žinoma planeta ar palydovas, turintis skystų telkinių stabiliai paviršiuje. Dėl to jis yra ypatingai svarbus orų mokslui, klimatei ir prebiotinės chemijos tyrimams: angliavandenilių ežerai bei jų pakrantės suteikia natūralią laboratoriją, kurioje galima tirti sąlygų, galinčių lemti sudėtingos organinės medžiagos susidarymą, evoliuciją.
Ateities misijos ir tolesni tyrimai
Žinant Titano ežerų svarbą, numatytos tolimesnės misijos. Pavyzdžiui, NASA misija Dragonfly skirta tirti Titano paviršių ir atmosferą (planuojama išsilaipinti 2030–2035 m. laikotarpiu) – nors ji nepriklausys ežerams tiesiogiai, ji suteiks papildomų duomenų apie organinę cheminių medžiagų sudėtį ir klimato procesus. Ateities idėjos apima ir specializuotus jūrų landerius ar plaukiojančius zondus, skirtus tiesiogiai ištirti skysčių sudėtį, gylį ir dugno sąlygas.
Išvados
Titano ežerai – tai unikalus reiškinys Saulės sistemoje: stabilūs skysti angliavandeniliai, dideli „jūros“ plotai, aiškūs klimato ciklai ir intensyvūs cheminių procesų tinklai. Dėl šių savybių Titanas išliks svarbia mokslinių tyrimų vieta, padedančia geriau suprasti ne tik kitų pasaulių klimatą, bet ir organinės chemijos kelius, galinčius vesti prie gyvybei palankių sąlygų.
Titano nuotrauka, daryta "Huygens" nusileidimo metu, kurioje matyti kalvos, upės ir paplūdimiai.
Ligeia Mare ir Aukštutinio ežero dydis.
Skysto etano, metano ir azoto ežerai. Nuspalvinti mėlyna ir ruda spalvomis. Nuotraukos: Kraken Mare, didelis ežeras apačioje kairėje, yra dvigubai didesnis, nei matoma čia.
Titanų ežerų ir jūrų pavadinimai
Titano marijos (didelės angliavandenilių jūros) pavadintos Žemės jūrų pabaisų vardais.
| Pavadinimas | Platuma | Ilguma | Skersmuo (km) | Pavadinimo šaltinis |
| 68.0N | 310.0W | 1,170.0 | Krakenas, skandinavų jūrų pabaisa. | |
| Ligeia Mare | 79.0N | 248.0W | 500.0 | Ligeia, viena iš sirenų, graikų pabaisų |
Manoma, kad vietovės, pavadintos Lacus, yra metano ežerai. Jie pavadinti Žemės ežerų vardais.
| Pavadinimas | Platuma | Ilguma | Skersmuo (km) | Pavadinimo šaltinis |
| Abaya Lacus | 73.17N | 45.55W | 65.0 | Abaja ežeras, Etiopija |
| Bolsena Lacus | 75.75N | 10.28W | 101.0 | Bolsenos ežeras, Italija |
| Feia Lacus | 73.7N | 64.41W | 47.0 | Fėjos ežeras, Brazilija |
| Koitere Lacus | 79.4N | 36.14W | 68.0 | Koitere, Suomija |
| Mackay Lacus | 78.32N | 97.53W | 180.0 | Mackay ežeras, Australija |
| Mývatn Lacus | 78.19N | 135.28W | 55.0 | Mývatn, Islandija |
| Neagh Lacus | 81.11N | 32.16W | 98.0 | Lough Neagh, Šiaurės Airija |
| Oneida Lacus | 76.14N | 131.83W | 51.0 | Oneidos ežeras, JAV |
| Ontarijo lakas | 72.0S | 183.0W | 235.0 | |
| Sotonera Lacus | 76.75N | 17.49W | 63.0 | Sotonero ežeras, Ispanija |
| Žvirblis Lacus | 84.3N | 64.7W | 81.4 | Sparrow ežeras, Kanada |
| Waikare Lacus | 81.6N | 126.0W | 52.5 | Waikare ežeras, Naujoji Zelandija |
Metano ežerai Titane: "Cassini" radaro nuotrauka, 2006 m.
Susiję puslapiai
- Saulės sistema
Klausimai ir atsakymai
K: Kas yra kosminis zondas "Cassini-Huygens"?
A.: Kosminis zondas "Cassini-Huygens" yra bendra NASA, Europos kosmoso agentūros (ESA) ir Italijos kosmoso agentūros (ASI) misija, paleista 1997 m. Saturnui ir jo mėnuleliams tirti. Jis padėjo aptikti skysto metano ežerus Titane, viename iš Saturno mėnulių.
K. Kaip vadinami didesni ežerai Titane?
A: Didesni Titano ežerai vadinami marijomis, arba jūromis.
K: Kaip mokslininkai pirmą kartą padarė išvadą, kad Titane yra skysto metano jūros?
A: Mokslininkai pirmą kartą padarė išvadą, kad Titane yra skysto metano jūros, perskaitę "Voyager 1" ir "Voyager 2" duomenis, kurie parodė, kad Titane yra tiršta atmosfera, galinti išlaikyti ežerus. Tačiau tik 1995 m. buvo rasti galutiniai įrodymai, kai tokių teleskopų kaip "Hubble" padarytos nuotraukos parodė, kad skysto metano galėjo būti ežeruose ar visos planetos vandenynuose, panašiuose į esančius Žemėje.
K: Kada "Cassini" programa įrodė, kad Titane yra skystų ežerų?
A: "Cassini" misija įrodė, kad Titane yra skystų ežerų, kai 2007 m. sausį praskridusi pro Titaną ir radaru nufotografavusi jo pietinį ašigalį aptiko didelę tamsią sritį, vadinamą Ontario Lacus - galbūt lietaus debesų sritį - ir galimą kranto liniją.
K: Kokių cheminių medžiagų rasta Titano poliariniuose ežeruose?
A: Mokslininkai, tyrinėdami zondo "Cassini-Huygens" padarytas infraraudonųjų spindulių nuotraukas, nustatė, kad viename ar keliuose dideliuose Titano poliariniuose ežeruose yra angliavandenilių, pavyzdžiui, etano ir metano.
K: Kiek vandens dengia Titano paviršių?
A: Remiantis 2007 m. gruodžio mėn. zondo "Cassini-Huygens" apskriejimo duomenimis, vanduo dengia 0,002-0,02 % Titano paviršiaus.
Klausimas: Kaip mokslininkai mano, kokia vieta yra netoli Titano centro, remdamiesi "Huygens-Cassinis" nusileidimo vietoje surinktais duomenimis?
A: Mokslininkai mano, kad netoli Titano centro gali būti drėgno molio, nes "Huygens-Cassinis" nusileidimo vietoje surinktuose duomenyse nematyti jokių atvirų skystų plotų, tačiau matomos išdžiūvusios upės ir didelis plokščias plotas, padengtas iš vandens ledo sudarytomis uolienomis, o tai leidžia manyti, kad šioje vietoje kažkada būta skysčių.
Ieškoti