Titan jest największym księżycem Saturna i drugim co do wielkości w Układzie Słonecznym (po Ganymede z Jowisza). Jest to jedyny księżyc w Układzie Słonecznym z chmurami i gęstą, podobną do planety atmosferą.

Naukowcy uważają, że warunki panujące na Tytanie są podobne do tych, jakie panowały na Ziemi we wczesnych latach jej istnienia (główna różnica polega na tym, że Ziemia, ponieważ znajduje się bliżej Słońca, zawsze była cieplejsza). Według NASA, „Pod wieloma względami największy księżyc Saturna, Tytan, jest jednym z najbardziej podobnych do Ziemi światów, jakie do tej pory znaleźliśmy.”

Atmosfera Tytana

Pomarańczowa mgiełka otaczająca Tytana utrzymywała jego powierzchnię w tajemnicy dla ziemskich naukowców aż do przybycia misji Cassini w 2004 roku. Atmosfera Tytana rozciąga się na wysokość około 370 mil (około 600 kilometrów), co czyni ją o wiele wyższą niż atmosfera Ziemi. Ponieważ atmosfera jest tak wysoka, Tytan przez długi czas był uważany za największy księżyc w Układzie Słonecznym. Dopiero w 1980 roku Voyager był wystarczająco blisko, aby odkryć, że jest on w rzeczywistości mniejszy niż Ganymede.

Atmosfera Tytana jest aktywna i złożona, i składa się głównie z azotu (95 procent) i metanu (5 procent). Na Tytanie obecne są również cząsteczki organiczne zawierające węgiel i wodór, które często zawierają tlen i inne pierwiastki podobne do tych, które można znaleźć w atmosferze ziemskiej i które są niezbędne do życia.

Istnieje nierozwiązana zagadka dotycząca atmosfery Tytana: Ponieważ metan jest rozkładany przez światło słoneczne, naukowcy wierzą, że istnieje inne źródło, które uzupełnia to, co jest tracone. Jednym z potencjalnych źródeł metanu jest aktywność wulkaniczna, ale nie zostało to jeszcze potwierdzone.

Atmosfera Tytana może uciekać w przestrzeń kosmiczną w podobny sposób, jak robi to atmosfera Ziemi. Sonda kosmiczna Cassini wykryła wiatry polarne, które wyciągają metan i azot (naładowane interakcjami ze światłem) wzdłuż pola magnetycznego Saturna i poza atmosferę. Uważa się, że podobny proces zachodzi na Ziemi z naszym własnym polem magnetycznym.

„Na największym księżycu Saturna, Tytanie, Cassini i Huygens pokazali nam jeden z najbardziej podobnych do Ziemi światów, jakie kiedykolwiek napotkaliśmy, z pogodą, klimatem i geologią, które dostarczają nowych sposobów na zrozumienie naszej rodzimej planety” – czytamy na stronie Jet Propulsion Laboratory NASA.

Magiczna Wyspa

Na Tytanie znajduje się obfitość jezior metanowych, które są skoncentrowane głównie w pobliżu jego południowego bieguna. W 2014 roku naukowcy znaleźli przejściową cechę, którą żartobliwie nazwali „Magiczną Wyspą”. Możliwe, że pęcherzyki azotu powstałe w oceanach Tytana siedzą na powierzchni przez pewien czas, tworząc tymczasową wyspę, która w końcu się rozprasza.

„To, co moim zdaniem jest naprawdę wyjątkowe w Tytanie, to fakt, że ma on ciekłe jeziora i morza metanu i etanu, co czyni go jedynym innym światem w Układzie Słonecznym, który ma stabilne ciecze na swoich powierzchniach” – powiedział Space.com w 2014 roku Jason Hofgartner, naukowiec planetarny z Cornell University. „Ma nie tylko jeziora i morza, ale także rzeki, a nawet deszcz. Ma to, co nazywamy cyklem hydrologicznym, i możemy go badać jako analog do ziemskiego cyklu hydrologicznego – i jest to jedyne inne znane nam miejsce, gdzie możemy to robić.”

Duże obszary powierzchni Tytana pokryte są wydmami piaskowymi wykonanymi z węglowodorów. Wydmy na Tytanie mogą przypominać pustynię namibijską w Afryce.

Ponieważ metan występuje na Tytanie jako ciecz, paruje i tworzy chmury, co od czasu do czasu powoduje metanowy deszcz. Chmury lodu metanowego i gazu cyjankowego unoszą się nad powierzchnią księżyca.

„Tytan nadal zadziwia naturalnymi procesami podobnymi do tych zachodzących na Ziemi, jednak z udziałem materiałów innych niż znana nam woda” – powiedział w oświadczeniu zastępca naukowca projektu Cassini, Scott Edgington z Jet Propulsion Laboratory NASA w Pasadenie w Kalifornii.

Światło słoneczne jest dość słabe na Tytanie, a klimat jest napędzany głównie przez zmiany w ilości światła, które towarzyszą porom roku.

Dane sugerują również obecność ciekłego oceanu pod powierzchnią, ale nie zostało to jeszcze potwierdzone.

Jako że więcej planet zostało znalezionych poza Układem Słonecznym, Tytan służył jako model ciał pochmurnych. Badanie atmosfery księżyca pomogło naukowcom zrozumieć atmosfery tych odległych układów.

„Okazuje się, że wiele można się nauczyć patrząc na zachód słońca” – powiedział Tyler Robinson z NASA’s Ames Research Center w oświadczeniu.

Sonda kosmiczna Cassini na Tytanie

W 2017 roku sonda kosmiczna Cassini zakończyła swoją trwającą dwie dekady misję do Saturna. Wystrzelona 15 października 1997 roku, sonda dotarła do Saturna 30 czerwca 2004 roku. Po dotarciu na miejsce Cassini zrzuciła sondę Huygens zbudowaną przez Europejską Agencję Kosmiczną. Sonda Huygens została wyposażona do badania Tytana poprzez lądowanie na księżycu Saturna i osiągnęła zdumiewające wyniki. Na przykład, wiele gór o wysokości powyżej 10 000 stóp zostało zidentyfikowanych na księżycu.

Sonda Huygens wylądowała na spadochronie 14 stycznia 2005 roku. Ze względu na obserwacje Huygensa, Tytan stał się priorytetem dla naukowców. Misja przyniosła doskonałe rezultaty, takie jak wykonanie zdjęć powierzchni księżyca w najwyższej rozdzielczości, jaką kiedykolwiek osiągnięto.

Podczas misji podstawowej i rozszerzonej Cassini zdołał uzyskać fundamentalne dane na temat struktury Tytana i złożonej chemii organicznej jego atmosfery. To właśnie dzięki odkryciom Cassiniego naukowcy podejrzewają obecność wewnętrznego oceanu składającego się z wody i amoniaku. Statek kosmiczny zauważył również zmiany sezonowe, takie jak to, gdy chmura lodu utworzyła się na południowej półkuli Tytana w 2015 roku (sugerując, że zima miała być ostra w tej strefie).

Skupiając się na misji, w odniesieniu do Tytana, celem było znalezienie oznak zmian sezonowych i aktywności wulkanicznej.

Tytan odegrał dominującą rolę w planowanym zakończeniu Cassiniego. Masywny księżyc zapewnił impuls grawitacyjny, którego statek kosmiczny potrzebował, aby w ostatnich miesiącach swojej misji prześlizgnąć się między pierścieniami Saturna, badając nigdy wcześniej niewidziany region. Impuls Tytana, który nastąpił ponad cztery miesiące przed samobójczym zanurzeniem Cassiniego, był punktem bez powrotu, zwiększając prędkość statku kosmicznego o około 1 925 mph (3 098 km/h) w stosunku do Saturna.

„Z tym przelotem jesteśmy zobowiązani do Wielkiego Finału”, Earl Maize, kierownik projektu Cassini w JPL, powiedział w oświadczeniu po przelocie w kwietniu 2017 roku. „Statek kosmiczny jest teraz na ścieżce balistycznej, więc nawet gdybyśmy zrezygnowali z przyszłych niewielkich korekt kursu za pomocą silników odrzutowych, nadal wchodzilibyśmy w atmosferę Saturna 15 września bez względu na wszystko.”

Po tym głównym impulsie, statek kosmiczny nadal używał Tytana do dostrojenia swojej orbity, wykonując ostateczne bliskie podejście do Tytana 12 września 2017 roku. W ciągu 13 lat orbitowania wokół Saturna Cassini wykonał 127 spotkań z księżycem, niektóre bliskie, a inne bardziej odległe.

„Cassini był w długotrwałym związku z Tytanem, z nowym rendez-vous prawie co miesiąc przez ponad dekadę”, powiedział Maize w osobnym oświadczeniu „To ostatnie spotkanie jest czymś w rodzaju słodko-gorzkiego pożegnania, ale jak to miało miejsce przez całą misję, grawitacja Tytana po raz kolejny wysyła Cassiniego tam, gdzie potrzebujemy, aby się udał”.

Możliwości dla życia

Uważa się, że warunki na Tytanie mogą uczynić księżyc bardziej zdatnym do zamieszkania w dalekiej przyszłości. Jeśli Słońce zwiększy swoją temperaturę (za 6 miliardów lat) i stanie się czerwonym olbrzymem, temperatura Tytana może wzrosnąć na tyle, że na jego powierzchni, według niektórych modeli, będą mogły istnieć stabilne oceany. Jeśli tak się stanie, warunki panujące na Tytanie mogą być podobne do ziemskich, co pozwoli na stworzenie warunków sprzyjających niektórym formom życia.

Eksperymenty na Ziemi sugerują, że Tytan może być bardziej zdatny do zamieszkania niż wcześniej sądzono. Złożone organiczne związki chemiczne, o których kiedyś sądzono, że znajdują się wysoko w atmosferze, mogą leżeć bliżej powierzchni niż szacowano.

„Naukowcy wcześniej sądzili, że gdy zbliżamy się do powierzchni Tytana, chemia atmosferyczna księżyca jest w zasadzie obojętna i nudna”, powiedział Murthy Gudipati, główny autor pracy w JPL, w oświadczeniu. „Nasz eksperyment pokazuje, że to nieprawda. Ten sam rodzaj światła, który napędza chemię biologiczną na powierzchni Ziemi, może również napędzać chemię na Tytanie, mimo że Tytan otrzymuje znacznie mniej światła od Słońca i jest znacznie zimniejszy. Tytan nie jest śpiącym olbrzymem w dolnej atmosferze, ale przynajmniej w połowie obudzonym w swojej aktywności chemicznej.”

Inne fakty o Tytanie

Nazwa Tytana pochodzi z mitologii greckiej. Według strony internetowej Theoi Project, Tytani byli starszymi bogami, którzy rządzili wszechświatem zanim Olimpijczycy doszli do władzy.

Księżyc został odkryty przez holenderskiego astronoma Christiaana Huygensa w 1655 roku. Sonda Huygens Lander wysłana na Księżyc na pokładzie statku kosmicznego Cassini NASA przez Europejską Agencję Kosmiczną została nazwana na jego cześć. Huygens był pierwszym obiektem zbudowanym przez człowieka, który wylądował na powierzchni Tytana.

Średnica Tytana jest o 50 procent większa niż średnica ziemskiego księżyca. Tytan jest większy od planety Merkury, ale jego masa jest o połowę mniejsza.

Masa Tytana składa się głównie z wody w postaci lodu i materiału skalnego.

Tytan nie ma pola magnetycznego.

Statystyki Tytana

• Średnica: 3200 mil (5150 kilometrów), około połowa wielkości Ziemi i prawie tak duża jak Mars
• Temperatura powierzchni: minus 290 Fahrenheitów (minus 179 stopni Celsjusza), co sprawia, że woda jest twarda jak skały i pozwala na znalezienie metanu w postaci ciekłej
• Ciśnienie powierzchniowe: Nieco wyższe niż ciśnienie na Ziemi. Ciśnienie na Ziemi na poziomie morza wynosi 1 bar, podczas gdy na Tytanie 1,6 bara.
• Orbitalny okres: Prawie 16 ziemskich dni. Tytan jest połączony w synchronicznej rotacji z Saturnem, utrzymując jedną twarz zwróconą do planety podczas swojej orbity.

Śledź Nolę Taylor Redd na @NolaTRedd, Facebooku lub Google+. Śledź nas na @Spacedotcom, Facebook lub Google+.

Dodatkowe raportowanie przez współpracownika Elizabeth Howell.