Teleskop Webba dostrzegł chmury oraz metanowe morze na Tytanie

Początkiem listopada astronomowie zwrócili czułe oko Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba ku Tytanowi, który jest największym księżycem Saturna. W połączeniu z obserwacjami wykonanymi za pomocą teleskopów Kecka na Hawajach uczeni uzyskali niesamowite obrazy chmur Tytana. Dostrzegli też morze wypełnione ciekłym metanem.

Tytan jest największym księżycem Saturna i drugim pod względem wielkości księżycem w Układzie Słonecznym – ustępuje jedynie Ganimedesowi. Jest też jednym z najbardziej intrygujących i podobnych Ziemi obiektów Układu Słonecznego. Jest większy od Merkurego i niemal tak duży jak Mars. Jest jedynym księżycem w Układzie Słonecznym z gęstą atmosferą, która jest cztery razy gęstsza niż ziemska i składa się głównie z azotu oraz organicznych cząsteczek opartych na węglu, w tym metanu i etanu.

Tytan jest także jedynym ciałem planetarnym poza Ziemią, o którym wiemy, że na jego powierzchni istnieją rzeki, jeziora i morza. Jednak w przeciwieństwie do naszej planety, ciecz na Tytanie to nie woda – składa się z węglowodorów, w tym z metanu i etanu, które na naszej planecie są przede wszystkim w postaci gazowej, ale w mroźnym klimacie Tytana zachowują się jak ciecz. Księżyc ten jest dziesięciokrotnie dalej od Słońca niż Ziemia. Na jego powierzchni temperatury oscylują w okolicach minus 180 stopni Celsjusza.

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

Jak twierdzą badacze, ten chemiczny makijaż jest podobny do pierwotnej atmosfery panującej na Ziemi, co czyni z tego księżyca obiecujące miejsce w poszukiwaniu życia poza Ziemią. Z tego względu NASA zaplanowała misję na Tytana o nazwie Dragonfly. W skład misji ma wchodzić dron naszpikowany instrumentami badawczymi umożliwiającymi identyfikację cząstek organicznych. Start, według planu, powinien mieć miejsce w 2026 roku, a cel ma zostać osiągnięty w 2034 roku (więcej na ten temat w tekście: Nowa misja NASA. Dron Dragonfly poleci na Tytana w poszukiwaniu śladów życia).

Astronomowie obserwowali Tytana od lat. W 1980 roku w okolice tego księżyca dotarła sonda Voyager I, zapewniając pierwsze dane naukowe zebrane ze stosunkowo bliskiej odległości – sonda przeleciała około cztery tys. kilometrów od księżyca. Przez kolejne lata uczeni obserwowali go przez teleskopy, aż do misji sondy Cassini, która zbadała Tytana. Sonda wykonała kilka bliskich przelotów wokół księżyca i wypuściła próbnik Huygens, który osiadł na jego powierzchni (więcej na ten temat w tekście: NASA opublikowała film z lądowania na Tytanie).

Badacze od lat czekali na możliwość dokładniejszego przyjrzenia się Tytanowi. Możliwość tę zapewnił Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST). Na pierwszych zdjęciach Tytana wykonanych przez JWST astronomowie dostrzegli chmury w atmosferze księżyca, a także morza na jego powierzchni.

Dwie chmury dostrzeżono w pobliżu bieguna północnego. Większa chmura znajdowała się w pobliżu największego znanego płynnego morza metanu na Tytanie, zwanego Kraken Mare (więcej na temat Kraken Mare w tekście: Kraken Mare - największe jezioro Tytana ma nawet 300 metrów głębokości). By śledzić ich ewolucję, uczeni skorzystali z teleskopów Kecka, dzięki czemu otrzymali obrazy wskazanych regionów atmosfery Tytana już po obserwacjach z JWST. Seria zdjęć z obserwatorium Kecka wykonanych około 30 i 54 godzin później pokazała podobne chmury – prawdopodobnie te same, ale nieco przesunięte.

- Obawialiśmy się, że chmury znikną, gdy spojrzymy na Tytana jeden, dwa dni później za pomocą teleskopów Kecka, ale ku naszej radości chmury znajdowały się w tych samych miejscach i wyglądały, jakby zmieniały swój kształt — mówi Imke de Pater z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley.

Nowe obserwacje, w połączeniu z obserwacjami z teleskopów Kecka na Hawajach, zapewniły uczonym dane, które pomogą im zrozumieć wzorce pogodowe na Tytanie, co może być istotne dla misji Dragonfly. Atmosfera Tytana jest dla badaczy niezwykle interesująca, nie tylko ze względu na chmury metanu, ale także ze względu na to, co może nam powiedzieć o przeszłości i przyszłości Tytana – w tym o tym, czy zawsze miał atmosferę.

Obrazy wykonane przez obserwatorium kosmiczne w porównaniu z tymi wykonanymi przez teleskopy naziemne mogą wyglądać podobnie, jednak zaleta JWST tkwi w zestawie instrumentów naukowych na jego pokładzie, takich jak spektrometry, które mogą dostarczyć więcej szczegółów na temat składu atmosfery, a także wysokości chmury. - Korzystając ze spektrometrów na JWST wraz z jakością obrazu optycznego z teleskopów Kecka, otrzymaliśmy naprawdę kompletny obraz Tytana – dodaje de Pater.

Dostarczone przez obserwatoria obrazy chmur są dla badaczy ekscytujące, ponieważ potwierdzają ich przewidywania opracowane na podstawie modelów komputerowych dotyczących klimatu Tytana, zgodnie z którymi chmury mogą tworzyć się w środkowych częściach półkuli północnej późnym latem, kiedy powierzchnia jest ogrzewana przez Słońce.

Dane z tych obserwacji są nadal analizowane i nie zostały jeszcze opublikowane w periodyku naukowym.

Źródło: NASA, fot. NASA, ESA, CSA, W. M. Keck Observatory, A. Pagan (STScI). Science: Webb Titan GTO Team.