Zespół naukowców z University College London przeanalizował dane, które były zbierane przez ponad 7 lat w ramach misji Cassini, i odkrył, że interakcja pomiędzy atmosferą Tytana, a promieniowaniem słonecznym powoduje powstanie wiatru bogatego w węglowodory i nitryle, który wieje z biegunów księżyca w przestrzeń kosmiczną.

Największy satelita Saturna – Tytan jest nadzwyczajnym obiektem w Układzie Słonecznym. Podobnie jak Ziemia i Wenus posiada gęstą atmosferę, co odróżnia go od innych księżyców w naszym układzie. Jest również jedynym obiektem poza Ziemią, który ma na powierzchni morza i rzeki. Dzięki temu został on zbadany dokładniej niż inne księżyce, nie licząc naszego.

Atmosfera Tytana składa się głównie z azotu i metanu. Ciśnienie wywierane przez nią na powierzchnię satelity jest 50% większe niż na Ziemi. Używając spektroskometru plazmy sondy Cassini (CAPS), zaobserwowano, że bieguny na Tytanie „wypluwają” mieszankę węglowodorów i nitryli – związków organicznych o wzorze ogólnym R-C≡N. Kilka lat temu badania wykazały, że najwyższa warstwa atmosfery Tytana traci dziennie ok. 7 ton węglowodorów i nitryli, ale nie zostało to wytłumaczone.

Profesor Andrew Coates z UCL wyjaśnia to w ten sposób, że związki chemiczne ulatniają się z atmosfery przez promienie słoneczne i pole magnetyczne oddziałujące na wyższą warstwę atmosfery księżyca, która zawiera cząsteczki organiczne.

Mimo że Tytan jest 10 razy dalej od Słońca niż Ziemia, jego atmosfera nadal jest skąpana w promieniach słonecznych. Kiedy fotony uderzają w cząsteczki jonosfery, wyrzuca ujemnie naładowane elektrony z węglowodorów i nitryli, pozostawiając jedynie dodatnio naładowane cząstki. Elektrony, które zostały wyrzucone – zwane fotoelektronami, posiadają bardzo specyficzną energię 24,1 eV, co oznacza, że mogą być wyśledzone przez CAPS i łatwo rozróżnione od innych elektronów, gdy rozchodzą się przez pole magnetyczne.

W czasie 23 przelotów sondy Cassini, spektroskometr plazmy znalazł fotoelektrony poruszające się wzdłuż linii pola magnetycznego nawet w odległości 6,8 razy większej niż promień księżyca. Ujemnie naładowane przez elektrony pole wypycha pozytywnie naładowane cząsteczki z obszaru, który jest bardziej oświetlony przez Słońce, tworząc „wiatr polarny”.

Pracowaliśmy nad tym (wytłumaczeniem) odkąd po raz pierwszy zauważono ucieczkę jonów za pomocą „ogona” Tytana kilka lat temu i oszacowano prędkości ucieczki w 2012r.” powiedział Coates.

Ziemia wytwarza podobny wiatr polarny ze zjonizowanych atomów i cząsteczek. Odkryto to, gdy naukowcy próbowali wytłumaczyć w jaki sposób hel, powstały w wyniku rozpadu promieniotwórczego wewnątrz Ziemi, opuszczał atmosferę, ale znaleziono też bardziej złożone cząsteczki. Uważa się, że podobne wiatry istnieją na Marsie i Wenus. Jednakże, jest to nadzwyczajne zjawisko, ponieważ Tytan nie posiada własnego pola magnetycznego, tylko jest otoczony przez pole Saturna. Coates zwrócił uwagę, że jest to pierwszy raz, kiedy taki wiatr powstał na nienamagnesowanym obiekcie. Należy dodać, że również inne obojętne cząstki, pochodzące z gejzerów na Enceladusie, uległy procesowi jonizacji i można zaobserwować jak poruszają się wzdłuż linii pola magnetycznego.

Autor

Anna Wizerkaniuk
Anna Wizerkaniuk

Redaktor portalu astronomicznego AstroNET, członek Zarządu Klubu Astronomicznego Almukantarat