Szelek, villámok és folyómedrek a Titanon

A Huygens- és a Cassini-szonda eredményeinek újabb vizsgálata alapján a Titan légkörében erős szelek és villámok tombolnak. A képekből és radarmérésekből látványos animációt állítottak össze a Huygens közel egy évvel ezelőtti landolásáról.

Közel egy évvel a Huygens-szonda 2004. december 24-i landolása után az űreszköz adatainak elemzése még mindig szolgál új eredményekkel. Az alábbiakban a friss hírekből válogatunk olyan érdekességeket, amelyek közelebb visznek a hold fejlődésének és jelenlegi állapotának megértéséhez.

Szelek és villámok

A Huygens légköri ereszkedése közben a Doppler-radaros mérések alapján igazolták az úgynevezett szuperrotáció létezését. Ennek keretében az atmoszféra a gyors szelek miatt rövidebb idő alatt kerüli meg a holdat, mint amennyi annak a tengelyforgási ideje - a magaslégköri szelek tehát a Titan tengelyforgásával azonos irányban fújva folyamatosan "lehagyják" a felszínt. Ennek keretében 120 km feletti magasságban 451 km/h sebességű, nyugatról keleti irányba fújó szeleket mértek. A jellegzetes, keletre fújó szelek a légkör legnagyobb részében jellemzőek, bár 100 és 60 km-es magasság között kissé váltakozó volt a szélirány.

A légkörben lévő töltött részecskék eloszlása is mutatott érdekességet. A modellek által előrejelzett mellett egy második ionoszférikus réteg is mutatkozott a Titanon, 60 km-es magasság körüli maximummal. Itt érezhetően gyengültek a szelek, emellett a Huygens HASI nevű berendezése alapján viszonylag erős villámtevékenység is mutatkozott.

Animáció a Huygens landolásáról

55 kilométernél kisebb magasságban felhők vagy sűrű köd nem zavarta a kilátást a Huygens ereszkedése közben. A leszállóegység felvételeit és a Cassini anyaszonda radarméréseit felhasználva Bashar Rizk (University of Arizona, Lunar and Planetary Laboratory) és kollégái látványos animációt állítottak össze (avi, kb. 300 Mb!). A film a felszín felett 300 km magasságban kezdődik, és azt mutatja, amit a Huygens láthatott ereszkedése közben. Jól megfigyelhető a szonda kelet felé sodródása, amely a fent említett szuperrotáció eredménye. A felszínen a szélességi és hosszúsági köröket jelző vonalak kétfokonként vannak feltüntetve.

A Huygens ereszkedési sebessége 50 és 30 km közötti magasságban 30-ról 10 m/s-ra, majd 30 és 20 km-es magasság között 10-ről 4 m/s-ra csökkent. Az animáción jól látható, miként csitultak el a szelek az ereszkedés végén: a felszín felett 7 km-re szinte nullára csökkent a szélsebesség. Ez az úgynevezett planetáris határréteg miatt lép fel, amelyben a felszínhez erősen kötődnek a légáramlások. Emiatt az ereszkedés utolsó 15 percében, 7 km alatt csak kb. 1 km-t sodródott északnyugat felé a Huygens.

A légkör nagy része elveszett

A megfigyelt 36-os argonizotóp aránya alapján a hold atmoszféráját alkotó nitrogén eredetileg az égitest belsejében, feltehetőleg ammónia-molekulákban volt megkötve. A légkör jelentős része az idők során elveszett: eredetileg közel ötször vastagabb lehetett, mint napjainkban.

A 150 km-es magsság alatt a lebegő aeroszol szemcsékben (szilárd és folyékony cseppekben) sok nitrogéntartalmú szerves anyag, különnböző amino-, imino- és nitrilcsoportok vannak. Ezek kondenzációs magvakként működhetnek, és segítenek a felhőképződésben. Úgy tűnik, hogy a szemcsék közel folyamatos eső formájában hullanak lefelé.

A felszín rejtélyei

Az ereszkedés során készített felvételek alapján nem mutatkoztak folyékony metánnal borított vidékek a hold felszínén, de mint arról többször részletesen írtunk, folyóhálózatra emlékeztető völgyrendszereket és partvonalakra hasonlító képződményeket megfigyeltek. A megörökített völgyeket durva közelítés alapján két csoportra lehet osztani: 100-500 m széles, 50-100 m mély változataik általában összefüggő völgyhálózatot alkotnak. A másik csoportba rövid és sötét, kerekded mélyedésekbe torkolló völgyek tartoznak, amelyek nem alkotnak kiterjedt hálózatot. Az első híradásokkal ellentétben úgy tűnik, hogy ma nincs nagy mennyiségű folyékony metán a felszínen - de a közelmúltban sok lehetett, amely látványosan formálta a tájat.

A Huygens leszállásakor a felszínen -180 ^oC hőmérséklet és 1467 hPa nyomás uralkodott. A landolás a ny.h. 192,4 és d.sz. 10,2 fokánál történt, csupán 7 kilométerre a tervezett leszállóhelytől. A landoláskor az űreszköz egy viszonylag laza szerkezetű felszíni anyagba érkezett 4,6 m/s sebességgel, amelynek mechanikai szilárdsága egy tömött hórétegéhez, avagy nedves homokhoz, illetve agyaghoz állt közel. Korábban a landoláskor rögzített lassulás jellemzői alapján azt feltételezték, hogy a laza felszíni anyag tetején egy vékony, keményebb borítás volt. Ugyanakkor az is elképzelhető, hogy a szonda aljából kiálló penetrátor-rúd először egy jégkavicsnak ütközött, majd erről enyhén oldalra lepattanva, közvetlenül mellette hatolt be a lágyabb felszíni anyagba.

A szonda az egyenetlen és a feltételezések alapján vízjégsziklák alkotta "szárazföld", valamint egy sötétebb és sík terület határához közel, a sötétebb vidéken landolt. A leszállás előtt 90 méteres magasságból az akusztikus radarral készített mérések alapján viszonylag sima volt alatta a vidék, négyzetkilométerenként átlagosan egy méter körüli szintkülönbségekkel. A landolás után rögzített felvételeken több mint 50 különálló, 15 cm és 3 mm közötti átmérőjű követ azonosítottak. 15 cm-nél nagyobb kődarab nem mutatkozott, talán azért, mert a folyamat, ami ideszállította a sziklákat, ennél nagyobbakat nem tudott mozgatni. Ez a folyamat könnyen lehetett valamilyen folyékony, áramló közeg, például metánfolyó vagy egy metánnal kitöltött tó parti áramlása. Mindezek mellett azt is érdemes figyelembe venni, hogy a Titan sűrű légkörében és gyenge gravitációs terében a földivel megegyező sebességű szél több hordalékot tud mozgatni.

Szerves anyagok

A leszállás után készített infravörös színképen a várakozásoknak megfelelően vízjég és szerves anyagok mutatkoztak, bár utóbbiak pontos összetételét egyelőre nem sikerült megállapítani. A felszín felett 20 méterre a légköri metán koncentrációja 4,9% volt, amely közel háromszorosa a sztratoszférában megfigyeltnek. Ez az érték 50%-os relatív nedvességtartalmat jelent a metánra vonatkozóan. Bár sűrű metánköd nem volt a leszállóhelyen, a területen a felszín és a légkör a metán szempontjából "nedvesnek" tekinthető.

Radarfelvétel a Titan felszínéről. Jobbra lent körülbelül kilométeres szélességű völgyek hálózata látható, míg a kép legsötétebb képződményei szélfútta dűnék lehetnek, amelyeket az áramló légköri gáz 1-2 km széles, kelet-nyugat irányú, egymással párhuzamos vonulatokba rendezett. A kép nagyméretű változatának letöltése (fotó: NASA, JPL)

A metánban lévő szénatomok vizsgálata is kiemelten fontos. Földünkön a biogén eredetű anyagokban a szén 12-es izotópja dúsulást mutat az abiogén eredetű szénben mérhető koncentrációhoz viszonyítva. Hasonló vizsgálatot a Titanon is elvégeztek, de ilyen dúsulásnak nyoma nem volt. Eszerint elmondhatjuk, hogy a légköri metán termelésében biogén, legalábbis a földihez hasonló biogén folyamatok valószínűleg nem működnek közre. A leszállás után a szonda melegétől közel egy órán keresztül megemelkedett metánkoncentrációt mértek a detektorok, ami szintén alátámasztja, hogy a metán a felszíni anyagból származik, és a felszín alól kaphat utánpótlást.