Titan: az ég változóan felhős, helyenként metánzápor várható

A Titan a Naprendszer egyik legkülönösebb égitestje, sűrű légköre és viszonylag nagy mérete miatt az érdeklődés is fokozott iránta. Egyike azon holdaknak, amelyen az élet kialakulásának lehetőségét nem lehet kizárni, és a saját bolygónkon túl az egyetlen, ahol esik az eső.

Számos más tulajdonságában is hasonlít a Földre, persze egy sokkal de sokkal hidegebb változatban. Míg a földi időjárást a víz körforgása határozza meg, a Titan légkörében a metán körforgása a kulcstényező.

Most először sikerült olyan megfigyeléseket végezni a James Webb-űrteleszkóppal és a Keck Obszervatórium földi óriástávcsövével, amelyekből bebizonyosodott, a Titán légkörében konvekció zajlik. A gyakorlatban ez annyit jelent, hogy az északi félteke tavai, tengerei felett a párolgás hatására felhők képződnek. Emellett a szakemberek egy olyan szénvegyületet is azonosítottak a légkörben, amelyet eddig nem sikerült kimutatni, ám kulcsszerepe van a Titán légkörkémiájában.

Metánfelhők

A metán pontosan ugyanolyan szerepű a Titan légkörében, mint itthon a víz: elpárolog a felszínről, majd a légkörben felhőkké kondenzálódik. A víz a Titanon sziklakeménységű jégként van jelen, pontosan olyan a szerepe is, mint a földi szikláké.

A metán időnként eső formájában kihullik a felhőkből. „A Naprendszerben a Titan az egyetlen, ahol a földi értelemben vett időjárás van, felhők képződnek és eső esik” – mondta Conor Nixon, a Nature Astronomy folyóiratban publikált kutatás vezetője.

2022 novemberében és 2023 júliusában végzett mérések adták a kutatás alapját. Nemcsak kimutatták az északi féltekén (ahol most nyár van) kialakult felhőket, hanem azt is, hogy ezek magasabb légköri szintre emelkednek az idő múlásával. Korábban ugyan láttak már felhőket a déli féltekén, azonban a hold tavai az északi féltekéjén találhatók, ez pedig azt jelenti, hogy ott jöttek létre, ahol a párolgás alapanyagot biztosított ehhez. E nyári időszakot a Cassini-űrszonda küldetése alatt nem lehetett megfigyelni, így akkoriban nem volt lehetőség az északi félteke tavai és időjárása közti kapcsolat tisztázására.

Míg a földi felhők a troposzféra átlag 12 kilométeres magasságú rétegét foglalják el, addig a Titan kisebb gravitációja miatt e réteg sokkal nagyobb, 45 kilométeres magasságig ér. A Keck és a Webb infravörös méréseivel sikerült kimutatni, hogy néhány nap alatt megemelkedett a képződő felhők magassága, de a csapadékhullást közvetlenül nem lehetett megfigyelni. (Érdemes megjegyezni, hogy a Földtől mintegy 1,5 milliárd kilométerre volt ekkor a Titan.) Reméljük, hogy majd egy jövőbeli küldetéssel erre a megfigyelésre is sort ejthetünk.

Légkörkémia

A Titan asztrobiológiai szempontból izgalmas hely, számos olyan szerves vegyület található a légkörében, felszínén, amelyek az élet építőköveihez szükségesek. A Titan megfigyelésével talán arra a folyamatra pillanthatunk rá, amely elvezethetett a földi élet kialakulásához.

A Titan esetében a légkörkémiai reakciókban a „fő hozzávaló” a metán, azonban ez a molekula a légkörben felbomlik, részint a napfény ultraibolya összetevője, részint a Szaturnusz erős mágneses terében mozgó elektronok hatására. Ezt követően más, komplexebb molekulákká áll össze, mint például az etán.

A Webb megfigyelései e folyamat egyik, eddig nem látott lépését mutatták meg. A metánból a légkörben metilgyökök keletkeznek – e gyököknek egy szabad elektronjuk van, aminek a reakciókészségét köszönheti e molekula. Azzal, hogy kimutatták a metilgyökök jelenlétét, gyakorlatilag a metán és a többi molekula közti lépcsőfokot sikerült megmutatni.

A metán azonban apránként elvész, a benne lévő hidrogén könnyen megszökik a légkörből, így hosszú távon ki is merülhetnek a Titan készletei. Egyelőre nem tudjuk, hogy a metán vajon valami belső forrásból folyamatosan pótlódik-e, vagy a tavakban, tengerekben meglévő „készlet” az, amivel a hold gazdálkodhat. Amennyiben ez utóbbi a helyzet, akkor a számítások szerint a felszínen lévő metán néhány tízmillió év alatt teljesen eltűnhet, kiszáradhatnak a felszín tavai.

A NASA Dragonfly nevű küldetése, amelyet a tervek szerint 2028-ban indíthatnak útnak (ha addig a költségvetés-nyirbálások áldozatává nem válik), egy speciális helikopterszerű járművel vizsgálná meg a holdat. A magyarul Szitakötő nevű szonda mind a felszín összetételét, mind a légkörét vizsgálja majd, repülési képességének köszönhetően számos izgalmas helyszínen. Munkája hasonló kérdésekre ad majd választ, mint a Mars esetében a guruló laboratóriumok, vagyis a roverek.