Radarová překvapení Titanu

Když sonda Cassini proletěla 26. října okolo Titanu, její radar nahlédl pod mlhavou atmosféru, která kryje povrch měsíce. V rozhovoru s editorem časopisu Astrobiology magazine, nedávno hovořil Ralph Lorenz o překvapeních, která radarová pozorování sondy přinesla.

Lorenz popisuje Titan jako jedinečný měsíc ve sluneční soustavě, protože má hustou atmosféru, obsahující kromě jiného také metan a fotochemický smog. Tento smog je vytvořen z organických molekul vzniklých reakcí slunečního světla s metanem. Je to právě tento smog, přes který lze spatřit povrch Titanu jen velmi obtížně. Radar ovšem lze použít bez překážek. Za čtyři roky trvání své mise u Saturnu se má sonda Cassini k Titanu přiblížit 44 krát a přibližně v polovině případů bude využit ke zkoumání jeho povrchu také radar a anténa s velkým ziskem.

Radar sondy může pracovat v různých režimech, podle kterých se také mění jeho pohled na povrch. Nejvíce pozornosti vědců přitahuje mód nazvaný "Synthetic Aperture Radar", neboli SAR. Paprsek radaru je při něm poměrně široký, od asi třetiny stupně až do šesti stupňů a pokrývá tak docela velkou oblast povrchu. Na rozdíl od běžného měření času ozvěny nebo Dopplerova posuvu odražených paprsků dokáže SAR běžně zobrazit detaily o rozměru okolo 300 až 500 metrů.

Z jeho měření však nevznikne nic podobného klasické fotografii. Výsledkem je obraz radarové odrazivosti povrchu a ten není identický s optickým obrazem. Obraz ve viditelném světle zobrazuje, jak se světlo odráží od povrchu. Radarová odrazivost však závisí také na řadě dalších parametrů, klasické fotografii cizích, třeba na tom jak je zkoumaný povrch orientovaný vůči radaru. Pokud je nakloněn směrem k radaru, vypadá jasnější a naopak, pokud je odkloněn od radaru, vypadá tmavší. Pokud je povrch hrubý, rozptýlí se radarové paprsky mnohem více než na hladkém povrchu. Záleží také na tom, z čeho je povrch složen. Skála odráží více radarových paprsků než led a organické materiály jsou temnější než oba dva předchozí materiály. Všechny tyto faktory na radarovém obraze spolupůsobí a proto není lehké porozumět výslednému obrazu.

Během prvního nízkého průletu byl získán velký a dlouhý obrázek, pruh povrchu asi 150 kilometrů široký a několik tisíc kilometrů dlouhý. I tak to ale prezentuje jen asi půl procenta celkového povrchu Titanu. Do konce mise se tak pravděpodobně zmapuje jen okolo 20 procent celého povrchu.

V říjnu získané radarové obrazy Titanu byly zcela jiné než vědci očekávali. Povrch měsíce se zdá být na radarem zobrazeném pruhu relativně rovný a bez kráterů vzniklých dopadem meteoritu. Přitom všude jinde ve sluneční soustavě je impaktních kráterů více než dost. To by mohlo znamenat, že povrch byl dodatečně něčím pokryt. Mohlo by se jednat o úsady organických materiálů, případně mohl být vyrovnán erozí nebo povrch možná vyhladila sopečná činnost.

Na radarovém obrazu existuje pár náznaků, které by mohly představovat právě sopečnou činnost. Ta by se zde ovšem velmi odlišovala od té, kterou známe ze Země. Na Titanu by se nepochybně jednalo o kryovulkanizmus, neboli sopečnou činnost založenou na ledu. Předpokládá se, že Titan je z velké části tvořen ledem a skalami a to v poměru zhruba 50 ku 50. Předpokládá se také, že převážná většina skal by měla být uložena v jádru měsíce a voda s ledem by měla tvořit kůru a plášť kolem něj.

Vulkán založený na ledu ale potřebuje ke své činnosti, stejně jako klasická sopka, dostatečné množství tepla. Je to proto, že ledová kůra by musela v místě vulkánu roztát. Toto teplo by při tom mohlo a mělo pocházet z vnitřku Titanu. Skály, které tvoří jádro totiž mohou obsahovat malá množství radioaktivních prvků, které by svým rozpadem produkovaly teplo. Toto teplo by ohřívalo Titan zevnitř a pod zmrzlým povrchem by tak mohla existovat dokonce vrstva kapalné vody. Pokud pak taková voda dosáhne povrchu, např. nějakou trhlinou, chovala by se podobně jako řídká láva na Zemi. Byl by zde ale jeden velký rozdíl. Pokud se na Zemi dostane voda do roztavené skály, pak vyprodukuje hodně páry a při výlevu na povrch se vytváří velké kuželové vulkány jako je třeba hora Fuji v Japonsku.

To by ale na Titanu zřejmě nemohlo nastat, protože místo roztavené skály je zde voda a místo vodní páry by zde, "v ledové lávě", mohl hlavně metan. Metan se však ve vodě moc dobře nerozpouští, rozpustí se ho v ní mnohem méně než vody v roztavené skále. A to je důvod proč by se na Titanu nemohla projevit explozivní síla lávy jako je tomu na Zemi. Jednalo by se spíše jen o bublající bláto.

Na radarovém obrazu Titanu je vidět vybouleninu, útvar vypadající jako velký lívanec, který by mohl být Titanovou verzí vulkánu. Takový útvar totiž byl pozorován také na Venuši, kde velmi vysoký tlak atmosféry nedovolí bublinkám v lávě expandovat a proto se jen volně rozlévá po povrchu. A na Titanu to také vypadá na něco co teklo po povrchu, možná právě sopečný výlev. Určitě se to dá vysvětlit i mnoha jinými způsoby, ale na první pohled je to ale docela zajímavé, soudí Lorenz.

Zajímavé jsou výrony kapaliny na povrch nejen pro vulkanology, ale také pro astrobiology. Fotochemie Titanovy atmosféry totiž produkuje mnoho organických sloučenin. Těch bylo zatím identifikováno asi dvacet. Pokud se taková látka dostane do styku s kapalnou vodou, pak velmi rychle vznikají aminokyseliny. Jde o postup, který již byl vyzkoušen v pozemských laboratořích a trvá jen pár hodin. Z hlediska evoluce se ale jedná o slepou uličku, protože atmosféra Titanu je příliš chladná a je v ní jen velmi málo kyslíku na to aby pokračoval jejich další vývoj.

Všechny zatím objevené sloučeniny jsou uhlovodíky (směsi obsahující uhlík a vodík) nebo nitrily (směsi s uhlíkem, vodíkem a dusíkem). Pokud tedy na Titanu existuje kryovulkanismus, sopečné proudění tekuté vody, která se může stýkat s organickým materiálem pršícím z atmosféry, pak to celé může být po tisíce let víc a víc koncentrováno stlačováno a zmraženo. A to je experiment, který nelze uskutečnit v pozemské laboratoři, protože nemáme k dispozici právě ony tisíce let.

To, že je Titan složen ze skal a zmrzlé vody víme. Dá se také předpokládat, že je dost velký na to, aby v něm udrželo dostatek tepla vzniklého uvolněním kinetické energie při dopadech protoplanet. Proto mohl led roztát a skála se ponořila dovnitř. Z toho také vychází představa Titanu se skalním jádrem a ledovou skořápkou.

Také je zde jeho dusíkatá atmosféra. Ta nevznikla z ničeho. Jednou z možností je, že vznikla ze čpavku, který byl uvězněn v ledu ze kterého Titan vznikal. Čpavek totiž působí jako nemrznoucí směs, protože snižuje bod tuhnutí vody. Je to další argument, který může znamenat existenci kapaliny v jeho vnitřku, možná desítky až stovky kilometrů pod povrchem.

Zjištění toho, zda Titan má v sobě kapalnou vodní vrstvu nebo ne, se nejspíše dočkáme během dalších průletů sondy Cassini okolo něj. Sonda totiž bude měřit tvar měsíce a k tomuto měření bude docházet na různých místech jeho poněkud excentrické oběžné dráhy okolo Saturnu. Pokud tedy Titan má ve svém nitru kapalinu, pak se bude díky gravitaci Saturnu měnit jeho tvar. Pokud je ale pevnou a zmrzlou hroudou, pak se jeho tvar měnit nebude. Další průlety sondy Cassini okolo Titanu tedy budou stejně zajímavé jako ten první, možná i zajímavější.

Zdroj: Astrobiology magazine
Převzato: Hvězdárna Uherský Brod