Úvodní strana  >  Články  >  Sluneční soustava  >  Jak se vaří mlha na Titanu?

Jak se vaří mlha na Titanu?

Atmosféra Saturnova měsíce Titan Autor: NASA
Atmosféra Saturnova měsíce Titan
Autor: NASA
Tato fotografie v přirozených barvách zachycuje horní vrstvy atmosféry největšího Saturnova měsíce Titan, která je místem, kde dochází k rozbíjení molekul metanu působením ultrafialového záření Slunce. Vzniklé produkty se spojují a vytvářejí sloučeniny, jako je etan a acetylén. Řídká modrá mlha zahalující měsíc rozptyluje především modré a ultrafialové světlo a vytváří tak složitou vrstevnatou strukturu ve vysokých vrstvách atmosféry.

Ve spodní vrstvě atmosféry mlha přechází do vrstvy smogu, který globálně obklopuje měsíc v podobě složitějších organických molekul. Tato hustá, oranžově zbarvená mlha pohlcuje viditelné světlo přicházející ze Slunce. Pouze asi 10 % přicházejícího slunečního záření dopadá na povrch Titanu. Hustá mlha není účinná při udržení tepla a při jeho opětovném vyzáření směrem k povrchu. Tudíž nehledě na skutečnost, že Titan má mnohem hustější atmosféru než Země, přítomná hustá globální mlha způsobuje skleníkový efekt podstatně slabší než v případě Země.

Fotografie v úvodu článku, která byla pořízena pomocí širokoúhlé kamery na palubě sondy Cassini přes červený, zelený a modrý filtr, představuje pohled odpovídající přírodním barvám. Snímek byl pořízen ze vzdálenosti zhruba 9 500 kilometrů.

Atmosféru Titanu objevil Gerard P. Kuiper v roce 1944, kdy byl ve spektru měsíce objeven plynný metan, kterého je v atmosféře téměř 5 %. Nejvíce je v ovzduší zastoupen dusík (zhruba 95 %), indikovány byly i další plyny. Nejexotičtější složky atmosféry Titanu vznikají v jeho horních vrstvách, kde je metan štěpen působením ultrafialového záření. Dalšími reakcemi pak vznikají uhlovodíky jako etan, acetylén či etylén. Pravděpodobně se vytvářejí i složitější řetězce. Tyto látky následně kondenzují v nejchladnějších vrstvách atmosféry do podoby drobných částic. A právě tyto částice o průměru několika desetin mikrometru způsobují typický oranžový zákal v atmosféře Titanu.

Vznik oranžové mlhy na Titanu Autor: ESA/ATG medialab
Vznik oranžové mlhy na Titanu
Autor: ESA/ATG medialab
Na dalším obrázku je ukázáno několik různorodých kroků, které vedou ke vzniku aerosolů vytvářejících hustou oranžovou mlhu v atmosféře Titanu. Když sluneční záření a vysoce energetické částice urychlované magnetosférou planety Saturn bombardují vnější vrstvy atmosféry Titanu ve výškách nad 1 000 kilometrů, rozbíjí zde přítomné molekuly dusíku a metanu. Dochází k vytváření těžkých kladných iontů a elektronů, které spouští řetěz chemických reakcí vedoucích k vytváření rozmanitých uhlovodíků. Většina těchto uhlovodíků byla v atmosféře Titanu detekována, včetně tzv. polycyklických aromatických uhlovodíků (polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs). Jedná se o velké molekuly na bázi uhlíku, které vznikají seskupením malých molekul uhlovodíků. Některé z molekul PAH detekovaných v atmosféře Titanu rovněž obsahují atomy dusíku.

Polycyklické aromatické uhlovodíky jsou prvním krokem v posloupnosti vzniku velkých sloučenin. Modely ukazují, jak se mohou PAH spojovat a jak vznikají velké struktury, které mají tendenci klesat do spodních vrstev atmosféry v důsledku jejich větší hmotnosti. Větší hustota spodních vrstev atmosféry Titanu je příznivá pro další růst těchto velkých konglomerátů atomů a molekul. Tyto reakce nakonec vedou k produkci aerosolů na bázi uhlíku. Jedná se o velké aglomeráty atomů a molekul, které byly objeveny ve spodních vrstvách mlhy, která zahaluje měsíc Titan ve vrstvě tlusté zhruba 500 kilometrů.

Při jednotlivých průletech sondy Cassini v blízkosti měsíce Titan byly pomocí hmotového spektrometru detekovány nabité i neutrální částice v jeho atmosféře. Ve vysokých výškách atmosféry byly odhaleny různorodé uhlovodíky včetně například benzenu.

Ligeia Mare - druhé největší jezero na Titanu Autor: NASA
Ligeia Mare - druhé největší jezero na Titanu
Autor: NASA
Protože při výše popsaných procesech se v atmosféře Titanu snižuje množství metanu, který je ale stále přítomen v dostatečném množství, musí být do ovzduší doplňován. Odpařuje se z jezer kapalného metanu, která byla objevena na základě radarových pozorování. Druhým největším známým jezerem na Titanu je Ligeia Mare (420 x 350 km) – viz obrázek v nepravých barvách. Je jedním z mnoha jezer pozorovaných na severní polokouli největšího Saturnova měsíce.

Chris McKay a Heather Smithová předpokládají, že na Titanu mohou existovat živé organismy, které k dýchání nepotřebují kyslík jako většina živých tvorů na Zemi, ale dýchají vodík. A živí se organickými molekulami, které se nacházejí v atmosféře. Patří mezi ně etan, acetylén a další složitější organické sloučeniny. Jestliže se v laboratořích ozáří vzorek Titanovy atmosféry (tj. směsi uhlovodíků a dusíku), vznikne červenohnědý prášek, který byl nazván tholin. Je to neobyčejně složitá organická látka. Ve vodě se rozpouští a uvolňuje aminokyseliny – základní složky bílkovin. Tholin je zřejmě původcem červenohnědého smogu v atmosféře Titanu. Jeho částice zvolna padají k povrchu a zde se usazují.

Zdroj: saturn.jpl.nasa.gov a en.wikipedia.org
Převzato: Hvězdárna Valašské Meziříčí




O autorovi

František Martinek

František Martinek

Narodil se v roce 1952. Na základní škole se začal zajímat o kosmonautiku, později i o astronomii. V roce 1978 nastoupil na Hvězdárnu Valašské Meziříčí na pozici odborného pracovníka, kde v různých funkcích pracoval až do konce února 2014. Věnoval se především popularizační a vzdělávací činnosti. Od roku 2003 publikuje krátké články o novinkách v astronomii a kosmonautice na stránkách www.astro.cz. I po odchodu do důchodu spolupracuje s valašskomeziříčskou hvězdárnou a podílí se na přípravě obsahu stránek www.astrovm.cz. Ve volném čase se věnuje rekreační turistice.

Štítky: Oranžová mlha, Sonda Cassini, Titan


38. vesmírný týden 2017

38. vesmírný týden 2017

Přehled událostí na obloze od 18. 9. do 24. 9. 2017. Měsíc bude v novu. Jupiter se ztrácí v záři Slunce. Saturn je večer nad jihozápadem. Pozorovat můžeme i Neptun a Uran. Ráno je vidět Venuše, Merkur a Mars. Přidá se k nim také srpek Měsíce. Aktivita Slunce se snížila. Začíná astronomický podzim. Cassini shořela v atmosféře Saturnu. ISS má opět šestičlennou posádku. Po hurikánu Irma se obnoví i lety amerických raket. Kolem Země proletí sonda OSIRIS-REx.

Další informace »

Česká astrofotografie měsíce

Zatmění nad hradem Helfštýn

Kdopak dnes již spočítá, kolik zatmění Měsíce spatřili obyvatelé starobylého hradu Helfštýn. Mohli bychom jistě zadat souřadnice hradu do nějakého chytrého počítačového programu, který by žádaný počet zjistil. Docela jistě však nezjistíme, zda bylo kdysi dávno v příslušnou noc jasno,

Další informace »

Poslední čtenářská fotografie

Ostrov hviezd

Tmavá obloha, Bohom zabudnuté miesto, teplo letnej jadranskej noci, deviatka nočných šialencov, zvuk uzávierok fotoaparátov, šum mora, desivé príbehy o nemých deťoch, vzduchom letiace nedopalky cigariet, nešťastne rozliata plechovka piva... pre niekoho ďalšia noc v teple postele, pre iného výborná príležitosť pre vznik nadčasových spomienok. Zelený závoj tiahnuci sa ostrovom hviezd predstavuje rozbúrený airglow, alebo svetelné žiarenie atmosféry. Fotka pochádza z ostrova Lastovo, najvzdialenejšieho obývaného ostrova Chorvátska. Na hladine mora je možné vidieť zrkadlenie Mliečnej cesty, ktorá obsahuje bohatú štruktúru tmavých hmlovín. Carpe noctem!

Další informace »