Wzięli fiolkę i odtworzyli atmosferę Tytana. Naukowcy szykują się do misji na księżyc Saturna

Kiedy już będziemy mieli fiolkę z analogiem atmosfery Tytana, będzie można się czegoś dowiedzieć o warunkach panujących na tym odległym, niezwykle fascynującym globie. Nietypowe? Właśnie tak zrobili naukowcy z NASA.

Tytan to drugi pod względem rozmiarów księżyc w Układzie Słonecznym, jedyny księżyc z własną gęstą atmosferą i jedyny glob poza Ziemią, o którym wiemy, że na jego powierzchni istnieją ciekłe jeziora (aczkolwiek składające się z ciekłym węglowodorów, a nie wody). W kontekście jezior warto wspomnieć, że tak samo jak woda na Ziemi, węglowodory na Tytanie parują, tworzą chmury i w formie deszczu ponownie opadają na powierzchnię.

Co więcej, Tytan jest jedynym jak dotąd obiektem zewnętrznej części Układu Słonecznego, na którym wylądował miękko lądownik. Dokonał tego niewielki lądownik Huygens, który dotarł w te rejony na pokładzie sondy Cassini w 2005 r. Sam lądownik działał niezbyt długo, bowiem po wylądowaniu musiał mierzyć się z temperaturami rzędu -180 stopni Celsjusza, skryty w niezwykle gęstej azotowej atmosferze księżyca.

Warto również pamiętać, że aktualnie przygotowywana jest kolejna misja o nazwie Dragonfly, w ramach której na Tytana poleci dron, który nie tylko będzie badał jedno miejsce na Tytanie, ale będzie w stanie - niczym Ingenuity na Marsie - przemieszczać się nad powierzchnią księżyca, fotografować go i badać różne formacje skalne. Niestety na pierwsze zdjęcia z „Ważki” będziemy musieli poczekać. Misja wystartuje w podróż do Saturna w 2027 r. i dotrze do celu podróży w 2034 r. Od tego czasu przez 2,5 roku będzie dostarczała na Ziemię fenomenalne dane, które sprawią, że Tytana będziemy znali tak dobrze jak Marsa. W czasie swojej misji Dragonfly przeleci nawet 200 km nad powierzchnią Tytana. Przyznacie, że jak na razie brzmi to jak science-fiction.

Taki glob zdecydowanie jest jednym z najciekawszych obiektów Układu Słonecznego. Póki jednak nie mamy Ważki, musimy ograniczyć się do badania Tytana z Ziemi.

Dzięki lądownikowi Huygens naukowcy wiedzą, że w atmosferze Tytana składającej się głównie z azotu, domieszki metanu znajduje się wiele związków zawierających węgiel, wodór i tlen. Paradoksalnie warunki panujące obecnie na Tytanie mogą posłużyć do badania reakcji chemicznych, które zachodziły na Ziemi jeszcze przed powstaniem jakiegokolwiek życia.

Chcąc odtworzyć atmosferę Tytana na Ziemi badacze najpierw umieścili w fiolce wodę w stanie ciekłym, a następnie odtworzyli w fiolce temperaturę panującą na Tytanie. Woda zamieniła się w lód, taki jak na powierzchni Tytana. Następnie do fiolki dodano etan, który w tej temperaturze stał się ciekły (a więc stał się symulacją jeziora tytanicznego na Tytanie). Skoro już był grunt Tytana, jeziora, to pozostała atmosfera. Dodano zatem do fiolki azot. Gdy już uproszczony skład chemiczny został odtworzony, w fiolce wprowadzono zachodzące w ciągu roku zmiany temperatury na Tytanie.

Bazując na danych obserwacyjnych zebranych przez sondę Cassini, która wielokrotnie przelatywała w pobliżu Tytana, naukowcy dodali do fiolek jeszcze dwa związki: acetonitryl (ACN) oraz propionitryl (PCN). Oba te związki występują w atmosferze Tytana, a dotychczas nie badano ich wzajemnych interakcji w takim środowisku. Jak się okazało, był to doskonały pomysł. Ku zaskoczeniu badaczy, oba związki w swojej obecności zachowywały się zupełnie inaczej niż gdy były badane osobno. Temperatury ich topnienia i krystalizacji zmieniły się o setki stopni Celsjusza. Taka wiedza pozwoli tworzyć modele procesów zachodzących w poszczególnych warstwach atmosfery Tytana. Modele takie z kolei pozwolą przewidzieć jakie minerały Ważka będzie w stanie odkryć na powierzchni Tytana.

Do startu misji Dragonfly pozostało jeszcze pięć lat. Im więcej będziemy wiedzieli o atmosferze Tytana, tym lepiej sonda będzie przygotowana do swoich badań. Po 2026 r. sonda będzie już w drodze do Tytana i na wszelakie zmiany w jej konstrukcji nie będzie już czasu. Wtedy pozostanie tylko ustawić budzik na 1.1.2034 i czekać na pierwsze zdjęcia. Astronomia jak mało co potrafi uczyć cierpliwości.