Dwa zespoły naukowe, w kwietniu tego roku, podjęły się próby odpowiedzi na pytanie: Kiedy w atmosferze Tytana pojawiło się tak wiele metanu?
Zaburzając nieco ciąg przyczynowo-skutkowy artykułu, odpowiedź podamy już teraz: być może wcześniej niż miliard lat temu. W geologicznej skali czasu nie jest to krótki odcinek, aczkolwiek wcześniej wiedziano tylko jedno – maksymalny wiek atmosferycznego metanu to 1,6 miliarda lat.
Według pierwszego z badaczy, (Conor Nixon z University of Maryland), metan mógł pojawić się nawet 10 milionów lat temu. Z drugiej strony Kathleen Mandt z Southwest Research Institute szacuje ten przedział na mniej niż 1 miliard lat wstecz.
Czytelnik może zapytać co w tym wszystkim tak fascynującego, skoro poświęca się tematowi cały artykuł. Oprócz jasnej korzyści – czyli wzbogacenia wiedzy o samym Tytanie – jednym z najciekawszych obiektów Układu Słonecznego, pozostaje jeszcze jedna zaleta: mianowicie odkrycie sposobu dojścia przez naukowców do takich wyników!
Spróbujmy spojrzeć na to okiem badaczy. Co wiemy?
- Tytan pokryty jest węglowodorową mgłą.
- Na Tytanie padają metanowe deszcze, na powierzchni można dostrzec jeziora i rzeki wypełnione ciekłym metanem.
- Górne warstwy atmosfery Tytana narażone są na działanie promieni UV emitowanych przez Słońce. W ten sposób z metanu powstają bardziej złożone cząstki węglowodorowe, na przykład tholiny.
- Na powierzchni Tytana znajduje się zestalona woda. Pod powierzchnią mogą istnieć zbiorniki ciekłej wody zanieczyszczonej amoniakiem.
- Tytan może posiadać kriowulkany.
Warta wzmianki jest także informacja o tym, że cząstka węgla w metanie może być powszechnym atomem C-12 lub mniej powszechnym i masywniejszym C-13. Teraz, wiążąc tę informację z wiedzą o procesach jakie zachodzą przy udziale promieniowania UV w atmosferze księżyca, możemy przyjąć, że z biegiem czasu stosunek C-13 do C-12 będzie się zwiększał. Dlaczego?
Cząsteczka węgla 12 jest lżejsza niż jego odpowiednika węgla 13. Przez to, że ma mniejszą masę, łatwiej ulega reakcjom chemicznym i przekształca się w bardziej złożone węglowodory.
Z takiego założenia wyszedł pierwszy zespół badaczy.
Modelując powolny wzrost zawartości “ciężkich” cząstek metanu i porównując to z danymi obserwacyjnymi przyjęli, że gaz ten pojawił się bardzo dawno, około 1,6 miliarda lat temu. Przyjmując jednak, że metan może uciekać z górnych warstw atmosfery, jego wiek można obniżyć nawet do 10 milionów lat.
Model ten, opracowany przez Conora Nixona z University of Maryland, nie sprawdzi się jeśli wciąż pojawiają się „świeże dostawy” metanu do atmosfery. W domniemanych, podpowierzchniowych zbiornikach wodnych mogą znajdować się klatraty metanu podobne do tych w ziemskich oceanach. Gaz mógłby zostać z nich uwalniany przy wybuchach kriowulkanów na powierzchni lub przesączałby się powoli bez udziału dużych erupcji.
Drugi zespół, kierowany przez Kathleen Mandt z Southwest Research Institute, opierał się na danych zebranych przez sondę Cassini za pomocą spektrometru masowego jonów i gazu neutralnego. Dodatkowo wykorzystano dane ze spektrometru masowego lądownika Huygens.
Zakładając, że metan jest wciąż uwalniany spod powierzchni księżyca, jego wiek oszacowano na mniej niż miliard lat. Gdyby był uwalniany jeszcze dawniej, na powierzchni Tytana znajdowałyby się o wiele większe zbiorniki ciekłych węglowodorów.
Takie szacunkowe modele nie są zbyt dokładne, aczkolwiek w obu z nich, szacowany wiek atmosferycznego metanu jest mniejszy niż miliard lat. Wraz z kolejnymi danymi i dokładniejszymi obliczeniami, naukowcy będą zmniejszać ten przedział coraz bardziej. Aczkolwiek już teraz wiemy, że gęsta, węglowodorowa atmosfera Tytana, która zasłania nam jego powierzchnię, nie powstała wraz z księżycem lecz znacznie później. Pytaniem pozostaje: w jakim procesie?
Źródło: NASA
