Tytan (księżyc)

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Tytan
Zdjęcie Tytana wykonane przez sondę Cassini, w naturalnych barwach.
Zdjęcie Tytana wykonane przez sondę Cassini, w naturalnych barwach.
Planeta Saturn
Odkrył Christiaan Huygens
Data odkrycia 25 marca 1655
Charakterystyka orbity
Półoś wielka 1 221 865[1] km
Mimośród 0,0288[1]
Okres obiegu 15,945[1] d
Nachylenie do płaszczyzny Laplace'a 0,306[1]°
Długość węzła wstępującego 28,060[1]°
Argument perycentrum 180,532[1]°
Anomalia średnia 163,310[1]°
Własności fizyczne
Średnica równikowa 5 150 km
Powierzchnia 8,3 ×107 km2
Masa 1,345 ×1023 kg
Średnia gęstość 1,88 g/cm3
Przyspieszenie grawitacyjne na powierzchni 1,35 m/s2
Prędkość ucieczki 2,639
Okres obrotu wokół własnej osi synchroniczny z okresem obiegu
Albedo 0,22
Jasność obserwowana
(z Ziemi)
7,9m
Temperatura powierzchni 93,7 K
Ciśnienie atmosferyczne 146,7 k Pa
Skład atmosfery 98,4% azot
1,6% metan
Commons Multimedia w Wikimedia Commons

Tytan (Saturn VI) – największy księżyc Saturna, jedyny księżyc w Układzie Słonecznym posiadający gęstą atmosferę, w której zachodzą skomplikowane zjawiska atmosferyczne. Jest to również jedyne ciało poza Ziemią, na powierzchni którego odkryto powierzchniowe zbiorniki cieczy – jeziora. Nie wypełnia ich jednak woda, ale ciekły metan, który na Ziemi występuje w postaci palnego gazu.

Nazwa[edytuj | edytuj kod]

Ziemia (po prawej), Księżyc (u góry po lewej) i Tytan (na dole po lewej) w identycznej skali

Tytan został odkryty w 1655 roku przez Christiaana Huygensa, jako pierwszy spośród naturalnych satelitów Saturna. Nazwa księżyca pochodzi od tytanów z mitologii greckiej, którzy byli synami i córkami Uranosa (Nieba) i Gai (Ziemi).

Właściwości fizyczne[edytuj | edytuj kod]

Tytan jest większy od najmniejszej planety w Układzie Słonecznym – Merkurego. Jest zarazem drugim pod względem wielkości księżycem w naszym Układzie. Aż do przybycia sondy Voyager 1 w 1980 do układu Saturna uważano, że jest nawet większy od Ganimedesa, jednak kiedy została odkryta atmosfera Tytana, okazało się że ma on nieznacznie mniejszą średnicę.

Atmosfera[edytuj | edytuj kod]

Górne warstwy atmosfery Tytana w naturalnych kolorach

Niektóre księżyce w Układzie Słonecznym, np. księżyce galileuszowe, posiadają nikłą otoczkę gazową. Jednak jedynie Tytan posiada gęstą atmosferę, gęstszą nawet od atmosfery ziemskiej. Ma ona pomarańczowy kolor i jest nieprzejrzysta w szerokim zakresie fal elektromagnetycznych (w tym w zakresie widzialnym). Jej istnienie jako pierwszy zasugerował w 1907 roku Josep Comas Solá, a potwierdził w 1944 roku Gerard Kuiper.

Atmosfera składa się głównie z azotu z domieszką metanu, argonu i innych związków organicznych, takich jak etan i acetylen, które powstają w górnych warstwach atmosfery w wyniku oddziaływania na metan promieniowania ultrafioletowego pochodzącego ze Słońca. Związki chemiczne w atmosferze Tytana przepuszczają jedynie około 10% promieni słonecznych, przy czym atmosfera jest niemal całkowicie przepuszczalna dla średniej (termalnej) podczerwieni, co prowadzi do obniżenia temperatury powierzchni; efekt ten jest jednak kompensowany z nawiązką przez efekt cieplarniany, związany z wysoką zawartością metanu. Ciśnienie przy powierzchni wynosi 1,5 bara, czyli jest o 50% większe niż na Ziemi. Podczas lądowania próbnika Huygens zmierzono także prędkość wiatru, która wynosiła 60 km/h. Badania atmosfery tego ciała niebieskiego są szczególnie interesujące ze względu na jej podobieństwo do atmosfery, jaką posiadała Ziemia około 4 miliardów lat temu. Grubość atmosfery Tytana szacuje się na od 200 do 880 km. Tytan nie posiada własnego pola magnetycznego, a magnetosfera Saturna chroni go przed wiatrem słonecznym tylko częściowo.

Pomimo małej przepuszczalności promieni Słońca przez grubą atmosferę, na powierzchni Tytana panuje wyraźny cykl dobowy. W ciągu dnia Słońce nagrzewa powierzchnię księżyca, co ma znaczący wpływ na jego atmosferę. Sama atmosfera Tytana pod względem układu przypomina atmosferę Ziemi, podzielona jest na kilka wyraźnie oddzielonych warstw. Najniższa część atmosfery podzielona jest na dwie warstwy graniczne. Grubość niższej z nich zmienia się w cyklu dziennym co powodowane jest podgrzewaniem się powierzchni Tytana od promieni Słońca. Grubość wyższej warstwy granicznej zmienia w dłuższym cyklu i kontroluje ona klimat panujący na Tytanie[2].

Budowa wewnętrzna[edytuj | edytuj kod]

Przypuszczalna budowa wewnętrzna Tytana

Tytan zalicza się do księżyców lodowych, jako że zbudowany jest w dużej mierze z lodu wodnego. Pod kilkukilometrowej grubości lodową skorupą prawdopodobnie znajduje się warstwa ciekłej wody, przypominająca podpowierzchniowe oceany na Europie i Ganimedesie. Jeszcze głębiej znajduje się warstwa wysokociśnieniowego lodu-VI i jądro złożone ze skał z dużą zawartością wody, którego średnicę szacuje się na około 2000 km[3].

Powierzchnia[edytuj | edytuj kod]

Mapa powierzchni Tytana, stan wiedzy z kwietnia 2011 roku
Mapy obszarów podbiegunowych Tytana, stan wiedzy ze stycznia 2009 roku

Obserwacje powierzchni Tytana są bardzo utrudnione z powodu gęstej i nieprzezroczystej atmosfery. Dzięki misji sondy Cassini udało się uzyskać wiele istotnych danych, a także wykonać pierwsze zdjęcia powierzchni księżyca. Do najciekawszych zaobserwowanych tam struktur należą:

  • Jeziora ciekłego metanu w rejonie Shangri-la. Ich obecność podejrzewano od dawna. Naukowcy mieli nadzieję, że lądownik Huygens wyląduje w jednym ze zbiorników, co jednak nie nastąpiło. Niemniej jednak na wielu zdjęciach wykonanych podczas lądowania widać struktury, które najprawdopodobniej są jeziorami płynnych węglowodorów. Te ciemne obszary mogą jednak być także pozostałościami po takich zbiornikach, które w niedawnej przeszłości wyparowały. Aby potwierdzić którąś z teorii, potrzebne są obserwacje długoterminowe, gdyż opady atmosferyczne występują sezonowo, a pory roku na Tytanie trwają latami.
  • Na zdjęciach ukazujących ciemne obszary widać także ciemne kanały, przecinające obszary o jasnej barwie. Są to najprawdopodobniej węglowodorowe rzeki i strumienie. Sugeruje to ich kształt, rozgałęzienia tworzące sieć dopływów i ujścia wychodzące w kierunku ciemnych obszarów, o charakterze delty rzecznej. Niektóre z takich kanałów mają 100 kilometrów długości.
Mapa północnego bieguna Tytana w fałszywych kolorach, ukazująca zbiorniki ciekłych węglowodorów
  • W okolicach biegunów Tytana zaobserwowano duże, ciemne formacje, również będące jeziorami węglowodorów. Największe z nich, Kraken Mare, jest wielkości Morza Kaspijskiego i w skali księżyca jest prawdziwym morzem. Na zdjęciu widać również wyspy, w tym łańcuch wysp będący wyraźnym przedłużeniem grzbietu wzgórz, widocznych na brzegu. Nie zostało jeszcze sfotografowane w całości.
Tortola Facula, początkowo interpretowana jako wulkan lodowy na Tytanie, obecnie uznawana za wzniesienie otoczone przez ciemne wydmy[4]
  • Na kilku zdjęciach zaobserwowano twory, które kształtem przypominają wulkany na Ziemi czy na innych ciałach Układu Słonecznego. Mogą to być kriowulkany wyrzucające z siebie mieszaninę lodu wodnego i metanu. By potwierdzić ich istnienie, kluczowe jest odnalezienie źródła energii, która podgrzewa wnętrze Tytana. Być może są nim siły pływowe wywoływane przyciąganiem Saturna. Potwierdzeniem aktywności wulkanicznej jest także odnalezienie argonu w atmosferze.
  • Na powierzchni występują także kratery uderzeniowe, ich liczba nie jest jednak duża. To sugeruje, że powierzchnia jest geologicznie młoda, więc istnieją procesy erozji, które ją odmładzają.
  • W okolicach równika sonda Cassini zaobserwowała ciągnące się przez setki kilometrów wydmy. Ich wysokość dochodzi do 100 m. Wydmy zostały ukształtowane przez zmienne, łagodne wiatry. Podczas gdy wiatry na Ziemi wynikają z nierównomiernego ogrzewania powierzchni przez Słońce, to te usypujące wydmy na Tytanie mają raczej charakter pływów w atmosferze, wywołanych przyciąganiem Saturna. Nie są one uformowane z piasku, ale z drobin wodnego lodu lub związków organicznych.

Badania Tytana[edytuj | edytuj kod]

Zdjęcie powierzchni Tytana wykonane przez sondę Huygens po wylądowaniu
  • 12 listopada 1980 roku w pobliże Saturna dotarła sonda Voyager 1. Jej trajektorię zaplanowano tak, by przeleciała 4000 kilometrów od Tytana, co w konsekwencji spowodowało wyrzucenie sondy poza płaszczyznę ekliptyki. Naukowcy sądzili, że uda im się znaleźć przerwy w chmurach i będą mogli dostrzec powierzchnię księżyca. Niestety pokrywa chmur okazała się całkowicie szczelna, a sonda nie posiadała urządzeń, które mogłyby ją przeniknąć. Dopiero po ponad 20 latach wykazano, że staranna obróbka zdjęć z Voyagera pozwala jednak dojrzeć niektóre wielkoskalowe struktury powierzchni[5].
  • 1 lipca 2004 roku do Saturna doleciała sonda Cassini, a wraz z nią lądownik Huygens. Wylądował on z powodzeniem na Tytanie 14 stycznia 2005. Próbnik w trakcie opadania wykonywał zdjęcia, zbierał dane dotyczące atmosfery księżyca, jak również nagrywał dźwięki towarzyszące mu podczas lotu. Następnie poprzez sondę Cassini przesłał dane na Ziemię. Huygens z powodzeniem osiadł na powierzchni księżyca, gdzie po ponad godzinie (przewidywany czas pracy wynosił kilkanaście minut) zakończył pracę i zamarzł. W próbniku zainstalowano m.in. aparaturę pomiarową produkcji polskiej (termometr). Sonda Cassini kontynuuje badania Tytana podczas kolejnych przelotów.

Życie na Tytanie[edytuj | edytuj kod]

Istnienie organizmów żywych jest mało prawdopodobne, głównie ze względu na ekstremalnie niskie temperatury, chociaż duża ilość związków organicznych na Tytanie pozwala spekulować na temat istnienia życia. Źródłem energii mogłyby być węglowodory produkowane w górnych warstwach atmosfery, które dostarczają wystarczającą ilość energii, by ewentualne organizmy mogły wytworzyć ciekłe środowisko w swoim wnętrzu, co pozwala na zachodzenie wielu reakcji chemicznych niezbędnych do istnienia życia.

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

WiktionaryPl nodesc.svg
Zobacz hasło Tytan w Wikisłowniku

Przypisy

  1. 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 Planetary Satellite Mean Orbital Parameters (ang.). Jet Propulsion Laboratory, 2011-12-14. [dostęp 2012-09-30].
  2. Becky Crew: Climate cycle reveals Titan as Earth-like (ang.). 2012-01-17. [dostęp 2012-01-18].
  3. Layers of Titan -- Annotated (ang.). W: Cassini Solstice Mission [on-line]. NASA, 2012-02-23. [dostęp 2012-04-27].
  4. Tortola Facula. W: Cassini Solstice Mission [on-line]. NASA, 2011-07-07. [dostęp 2011-12-06].
  5. James Richardson, Ralph D. Lorenz, Alfred McEwen. Titan’s surface and rotation: new results from Voyager 1 images. „Icarus”. 170, s. 113-124, 2004. doi:10.1016/j.icarus.2004.03.010. 

Linki zewnętrzne[edytuj | edytuj kod]