Według jednej z najnowszych analiz, która ukazała się w Geophysical Research Letters - „magiczne wyspy” na Tytanie najprawdopodobniej są pływającymi kawałkami porowatych, zamarzniętych grudek składających się ze związków organicznych o rozmiarach rzędu milimetrów i większych. Jest to idea w opozycji do wcześniejszych sugerujących, że są bąblami gazowymi.
Na ilustracji: Radar sondy Cassini przeniknął przez grubą zasłonę smogu na Tytanie i odsłonił jeziora i wielkie morza w okolicy północnego bieguna. Chwilowe jasne plamy i „magiczne wyspy” pojawiały się i znikały w obszarze Ligeia Mare. To morze rozciąga się z grubsza na 420 x 350 km i jest drugim co do wielkości, znanym zbiornikiem węglowodorów na Tytanie, i wpada do niego wiele rzek. W przeciwieństwie do mórz, liczne jeziora na Tytanie mają na ogół zaokrąglone kształty ze stromymi brzegami i wielkością mniejszą od 100 km. Źródło: centrum–NASA/JPL-Caltech/ASI/USGS, lewo i prawo-NASA/ESA. Podziękowanie-T. Cornet, ESA
Tytana - największy księżyc Saturna, okrywa zamglona, pomarańczowa atmosfera, która jest o 50% gęstsza od ziemskiej i jest bogata w metan oraz molekuły oparte na węglu lub organiczne. Jego powierzchnię pokrywają ciemne wydmy zawierające substancje organiczne oraz morza wypełnione ciekłym metanem i etanem. Najdziwniejsze jest to, co pojawiło się na mapach radarowych, jako przesuwające się jasne plamy na powierzchni mórz, które były widoczne od kilku godzin do kilku tygodni lub dłużej.
Naukowcy po raz pierwszy zaobserwowali te ulotne „wyspy magiczne” w 2014 roku podczas misji satelitarnej Cassini-Huygens i od wtedy próbowali zrozumieć czym one są. Poprzednie analizy sugerowały, że mogą to być fikcyjne wyspy utworzone przez fale, albo rzeczywiste wyspy powstałe z unoszących się / pływających ciał stałych lub bąble azotu w stanie gazowym.
Planetolog Xinting Yu - główny autor najnowszej publikacji na ten temat, zastanawiał się, czy bliższe przyjrzenie się relacjom pomiędzy atmosferą Tytana, ciekłymi jeziorami i stałym materiałem naniesionym na powierzchnię tego księżyca mogłoby wyjaśnić mechanizm powstawania owych tajemniczych wysp.
Yu chciał zbadać, czy te magiczne wyspy faktycznie mogą być substancjami organicznymi pływającymi na powierzchni – podobnie jak na Ziemi pumeks może unosić się na powierzchni wody zanim w końcu zatonie.
Dziwny świat substancji organicznych
Górna atmosfera Tytana jest gęsta i zawiera różnorodne molekuły organiczne. Te molekuły mogą zderzać się i łączyć, zamarzać i opadać na powierzchnię tego księżyca – na jego niesamowicie gładkie rzeki i jeziora wypełnione metanem i etanem, z falami o wysokości zaledwie kilku milimetrów
Na ilustracji: Podsumowanie losu prostych (po lewej – „simple organics”) i złożonych (po prawej – „complex organics”) substancji organicznych na powierzchni Tytana. Obraz w tle został wygenerowany przy zastosowaniu algorytmów sztucznej inteligencji przez X. Yu za pomocą Midjourney. Źródło: Xinting Yu et al, Geophysical Research Letters (2024)
Yu ze współpracownikami zainteresował się losem tych grudek z substancjami organicznymi, gdy opadną na powierzchnię węglowodorowych jezior Tytana – utoną, czy będą pływały?
Aby znaleźć odpowiedź zespół planetologów najpierw zbadał, czy te grudki po prostu rozpuszczą się w metanowych jeziorach na Tytanie. Naukowcy ustalili, że nie rozpuszczą się gdy opadną na ciecz, ponieważ jeziora już są wysycone cząstkami organicznymi.
Abyśmy mogli zobaczyć te magiczne wyspy, to nie mogą one pływać tylko przez chwilę i zatonąć – powiedział Yu – One muszą unosić się przez pewien czas, ale też nie na zawsze.
Jeziora i morza na Tytanie zawierają głównie metan i etan – związki chemiczne o niskim napięciu powierzchniowym, w których trudniej pływają ciała stałe. Z modelowania wynika, że większość tych zamarzniętych grudek jest zbyt gęsta, a napięcie powierzchniowe zbyt niskie, aby stworzyć magiczne wyspy na Tytanie – chyba że te grudki będą porowate niczym ser szwajcarski.
Badacze odkryli, że jeżeli te lodowe grudki byłyby wystarczająco duże i miałyby odpowiednią proporcję dziur do wąskich rurek, to ciekły metan mógłby przesączać się wystarczająco wolno, aby grudki mogłyby utrzymywać się na powierzchni.
Z tego modelowania wynika sugestia, że pojedyncze grudki są prawdopodobnie zbyt małe, aby same pływały. Ale jeżeli wystarczająco dużo takich grudek połączy się w pobliżu brzegu, to większe kawałki mogą oderwać się i popłynąć - podobnie jak góry lodowe na Ziemi. Jeżeli połączymy większy rozmiar i odpowiednią porowatość tych lodowców organicznych, to mogą one wyjaśnić zjawisko magicznych wysp na Tytanie.
Oprócz magicznych wysp, cienka warstwa zamarzniętych grudek pokrywających morza i jeziora na Tytanie mogłaby wyjaśnić niezwykłą gładkość ich powierzchni. Tym samym rezultaty omawianej publikacji mogłyby wyjaśnić dwie tajemnice Tytana.
Opracowanie: Ryszard Biernikowicz
Więcej informacji:
• (publikacja naukowa – dostęp otwarty) → The Fate of Simple Organics on Titan's Surface: A Theoretical Perspective
• Titan's 'magic islands' are likely to be honeycombed hydrocarbon icebergs, finds study
•
• Portal Urania:
• Zmiany zachmurzenia w atmosferze Tytana na zdjęciach z teleskopów Webba i Kecka
• Teleskop Webba zaobserwował chmury w zamglonej atmosferze Tytana
• Tytan zmapowany niczym Ziemia
• Tytan oczami Cassini
• Tytan przypieczętował losy sondy Cassini
Źródło: phys.org
Na ilustracji: Wizja artystyczna krajobrazu na Tytanie z zamgloną atmosferą, ciemnymi wydmami, gładkimi niczym tafla lustra jeziorami i morzami podobnymi do ziemskich. Według najnowszych analiz na tym księżycu Saturna z ciekłymi węglowodorami na powierzchni, „magiczne wyspy” to są najprawdopodobniej pływające ciała stałe o porowatej strukturze, składające się z substancji organicznych. Źródło: NASA/JPL
