Pokryty zbiornikami ciekłych węglowodorów Tytan, największy księżyc Saturna, jest jednym z najbardziej intrygujących miejsc w Układzie Słonecznym. Naukowcy z należącego do NASA Jet Propulsion Laboratory w Pasadenie przeprowadzili symulację warunków panujących na powierzchni tego księżyca, odkrywając, że w mieszaninach ciekłego metanu i etanu o temperaturze zbliżonej do tej, jaka panuje na powierzchni Tytana, mogą rozpuszczać się znaczne ilości azotu, który stanowi ponad 98% atmosfery księżyca. Co więcej, niewielkie zmiany temperatury, ciśnienia czy składu roztworu mogą doprowadzić do nagłego wydzielania się azotu, który formuje bąble tworzące płaty na powierzchni zbiorników węglowodorów.
Artykuł napisał Piotr Bielak.
Mozaika ze zdjęć wykonanych przez sondę Cassini podczas przelotu w pobliżu Tytana 17 lutego 2017 r.
Morza bąbli
Jak wynika z danych przesłanych przez sondę Cassini, skład tytanowych mórz i jezior różni się w zależności od miejsca: w niektórych z nich dominuje metan, w innych – etan. Jak mówi Michael Malaska, który kierował badaniami: „Nasze doświadczenia pokazują, że kiedy ciecz bogata w metan miesza się z bogatą w etan – na przykład podczas ulewy lub w miejscu, gdzie rzeka metanu wpływa do etanowego jeziora – azot jest mniej skłonny do pozostania w roztworze”.
Wydzielanie azotu może wystąpić również wtedy, gdy zbiorniki węglowodorów nieco się ogrzewają podczas zmieniających się pór roku na księżycu. Tworzące się bąble stanowią problem dla planowanych sond, które mają zbadać jeziora Tytana. Ciepło wydzielane przez próbnik płynący po powierzchni zbiornika może wywołać powstawanie wokół niego takich bąbli, co znacznie utrudniłoby sterowanie sondą.
Malaska zwraca uwagę, że ruch azotu nie zachodzi w jednym kierunku. Jak mówi: „W rezultacie jeziora Tytana jakby «oddychają» azotem. Kiedy ochładzają się, mogą zaabsorbować większe ilości gazu «wdychając». A kiedy ich temperatura rośnie, rozpuszczalność azotu maleje i jeziora «wydychają»”. Podobne zjawisko zachodzi na Ziemi, gdzie dwutlenek węgla jest pochłaniany przez oceany.
Tajemnica magicznych wysp
Idea bąbli azotu tworzących płaty na powierzchni Tytana może być kluczową do wyjaśnienia jednego z najciekawszych zjawisk zaobserwowanych przez sondę Cassini: tak zwanych „magicznych wysp”. Na radarowych mapach fragmentów powierzchni księżyca, wykonanych podczas kolejnych przelotów, widoczne są niewielkie obszary, które pojawiają się, znikają i (przynajmniej w jednym przypadku) pojawiają się ponownie. Wśród proponowanych wyjaśnień tego zjawiska znalazły się właśnie pola bąbli. Nowe badania prezentujące mechanizm powstawania takich obszarów przemawiają za tą hipotezą. „Dzięki tej pracy poświęconej rozpuszczalności azotu jesteśmy teraz pewni, że bąble mogą rzeczywiście tworzyć się w morzach i mogą być liczniejsze, niż się tego spodziewaliśmy” mówi Jason Hofgartner z JPL, członek zespołu badającego radarowe zdjęcia Tytana i współautor pracy.
„Magiczne wyspy” na Ligeia Mare. Seria zdjęć po lewej pokazuje ich zmienność w czasie.
Koniec misji
Za kilka dni – 22 kwietnia – Cassini wykona ostatnie (sto dwudzieste siódme) zbliżenie do Tytana. Obserwacje radarowe wykonane podczas przelotu dostarczą nowych danych dotyczących „magicznych wysp” i być może pomogą rozstrzygnąć, która z hipotez na temat ich natury jest poprawna.
W trakcie przelotu trajektoria lotu sondy zostanie zmieniona, rozpoczynając serię 22 przelotów pomiędzy najbardziej wewnętrznym z pierścieni Saturna a jego atmosferą. 20-letnia misja zakończy się wejściem sondy w atmosferę planety 15 sierpnia.
