Sonda Cassini dostrzegła potężne burze pyłowe na Tytanie

Dane zebrane przez sondę Cassini, która badała Saturna i jego księżyce od 2004 do 2017 roku przedstawiają gigantyczną burzę pyłową w równikowym regionie Tytana.

Odkrycie opisane w artykule naukowym opublikowanym dzisiaj w periodyku Nature Geoscience oznacza, że Tytan jest już trzecim obiektem Układu Słonecznego – po Ziemi i Marsie, gdzie zaobserwowano burze pyłowe.

Obserwacje pomogą naukowcom lepiej zrozumieć fascynujące i dynamiczne środowisko największego księżyca Saturna.

“Tytan jest bardzo aktywnym księżycem” mówi Sebastien Rodriguez, astronom z University Paris Diderot we Francji, główny autor artykułu.

“Wiemy już o jego geologii i egzotycznym cyklu węglowodorowym. Teraz możemy dołożyć kolejny element: aktywny cykl pyłowy”.

Złożone związki organiczne, które są skutkiem procesów chemicznych zachodzących w atmosferze, z czasem opadają na powierzchnię, mogą unosić się z rozległych pól wydmowych w okolicach równikowych Tytana.

Tytan jest intrygującym globem – na swój sposób podobnym do Ziemi. W rzeczywistości jest to jedyny księżyc w Układzie Słonecznym z rozległą atmosferą i jedyny obiekt niebieski (poza Ziemią), na którego powierzchni znajdują się stabilne zbiorniki cieczy.

Jest tutaj jedna zasadnicza różnica: podczas gdy na Ziemi takie rzeki, jeziora czy morza wypełnione są wodą, na Tytanie wypełnione są głównie metanem i etanem W tym unikalnym cyklu metanowym, cząsteczki węglowodorów odparowują, tworzą chmury i tak jak deszcz na Ziemi, opadają z powrotem na powierzchnię.

Pogoda na Tytanie jest różna w zależności od pory roku, tak jak na Ziemi. W szczególności w okolicach równonocy, kiedy to Słońce przechodzi przez równik Tytana, masywne chmury mogą tworzyć się w obszarach tropikalnych prowadząc do silnych burz metanowych. Sonda Cassini obserwowała takie burze w ciągu kilku swoich przelotów w pobliżu Tytana.

Gdy Sebastien wraz ze swoim zespołem po raz pierwszy zauważył trzy nietypowe pojaśnienia w okolicach równika w zakresie podczerwonym w 2009 roku, badacze przypuszczali, ze mogą to być chmury metanowe. Dokładne analizy wykazały jednak, że jest to coś zupełnie innego.

“Z tego co wiemy o powstawaniu chmur na Tytanie, możemy powiedzieć, że takie chmury metanowe na tym obszarze i o tej porze roku, są fizycznie niemożliwe” mówi Sebastien.

“Konwekcyjne chmury metanowe, które mogą powstawać w tym rejonie i w tym czasie zawierałyby olbrzymie krople i musiałyby znajdować się na znacznej wysokości, znacznie wyższej niż 10 km, o których mówią nam modele w tym przypadku”.

Badaczom udało się także ustalić, że owe struktury nie znajdują się na powierzchni, a tym samym nie są zamarzniętym deszczem metanowym ani lodową lawą. Takie plamy na powierzchni miałyby inny skład chemiczny i pozostawałyby widoczne znacznie dłużej. W tym przypadku jednak struktury widoczne były od 11 godzin do pięciu tygodni.

Modelowanie wskazuje także, że widoczne na zdjęciach jasne plamy muszą znajdować się w atmosferze, choć blisko powierzchni – najprawdopodobniej tworząc bardzo rzadką warstwę drobnych cząstek organicznych. Zważając na to, że zlokalizowane były tuż nad polami wydmowymi w pobliżu równika Tytana, jedynym pozostałym wyjaśnieniem były obłoki pyłu uniesionego z powierzchni wydm.

Sebastien zauważa, że choć jest to pierwsza w historii obserwacja burzy pyłowej na Tytanie, odkrycie nie jest dla nikogo zaskoczeniem.

“Uważamy, że sonda Huygens, która wylądowała na powierzchni Tytana w styczniu 2005 roku, uniosła niewielką ilość organicznego pyłu w momencie lądowania” mówi Sebastien.

“Jednak to co zauważyliśmy za pomocą Cassini ma zupełnie inną kalę. Prędkość wiatrów powierzchniowych wymagana do uniesienia takiej ilości pyłu jak widzimy podczas tych burz pyłowych musiałaby być bardzo wysoka – około pięciokrotnie wyższa od średniej prędkości wiatru rejestrowanej przez próbnik Huygens w pobliżu miejsca jego lądowania”.

Huygens wykonał tylko jeden bezpośredni pomiar prędkości wiatru na powierzchni tuż przed lądowaniem. W tym czasie wiatr wiał bardzo słabo – z prędkością niższą od 1 m/s.

“Jak na razie jedynym wyjaśnieniem tych silnych wiatrów jest to, że mogą one być związane z silnymi porywami, które mogą się pojawiać tuż przed potężnymi burzami metanowymi obserwowanymi na tym obszarze w tym czasie” mówi Sebastien.

Zjawisko to, znane jako “habub” można także obserwować na Ziemi tuż przed olbrzymimi obłokami pyłowymi poprzedzającymi burze w suchych rejonach.

Istnienie takich silnych wiatrów generujących potężne burze pyłowe wskazuje także, że piasek na powierzchni może się przemieszczać, a więc gigantyczne wydmy pokrywające równikowe obszary Tytana są wciąż aktywne i bezustannie się zmieniają.

Źródło: ESA