Titan

Šablona:Infobox - vesmírné těleso Titan (označovaný také jako Saturn VI) je největší měsíc planety Saturn a druhý největší měsíc v sluneční soustavě po Jupiterově Ganymedu. Se svým průměrem 5 151 km je větší než planeta Merkur. Titan je unikátní tím, že jako jediný měsíc ve sluneční soustavě má hustou atmosféru, která je dokonce hustší než ta zemská. Dalším unikátem je, že se jedná o jediné další těleso kromě Země, na jehož povrchu byla potvrzena přítomnost stabilních útvarů s kapalnou látkou – jezer, řek a moří tvořených kapalnými uhlovodíky, především metanem a etanem.

Měsíc objevil v roce 1655 nizozemský astronom Christiaan Huygens. Jeho atmosféra, složená převážně z dusíku, dlouho bránila detailnímu pozorování povrchu. Průlom přinesla až mise Cassini-Huygens v roce 2004, jejíž přistávací modul Huygens jako první lidský výtvor měkce přistál na povrchu tělesa ve vnější části sluneční soustavy. Data z mise odhalila svět s komplexní geologií, aktivním metanovým cyklem podobným koloběhu vody na Zemi a možným podpovrchovým oceánem kapalné vody. Díky bohaté organické chemii je Titan považován za jedno z nejzajímavějších míst pro studium prebiotické chemie a podmínek, které mohly vést ke vzniku života.

Fyzikální charakteristiky

Titan je téměř dokonalá koule o průměru 5 151 km. Je o 50 % větší a o 80 % hmotnější než zemský Měsíc. Jeho hustota 1,88 g/cm³ napovídá, že je složen přibližně ze stejných dílů vodního ledu a horninového materiálu.

Vnitřní stavba

Předpokládá se, že vnitřní struktura Titanu je diferencovaná do několika vrstev. Uprostřed se nachází jádro z hydratovaných křemičitanových hornin o průměru asi 4 000 km. Toto jádro je obklopeno vrstvou vysokotlakého vodního ledu (tzv. led VI). Nad touto vrstvou se s největší pravděpodobností nachází globální podpovrchový oceán slané kapalné vody s příměsí amoniaku. Důkazy pro existenci tohoto oceánu pocházejí z měření gravitačního pole a slapových deformací měsíce sondou Cassini, které naznačují, že vnější ledová kůra je oddělena od pevného nitra. Samotná vnější kůra je tvořena převážně vodním ledem.

Oběžná dráha a rotace

Titan obíhá kolem Saturnu ve střední vzdálenosti 1,2 milionu kilometrů s periodou 15 dní a 22 hodin. Jeho rotace je vázaná, což znamená, že k Saturnu natáčí stále stejnou polokouli, podobně jako Měsíc k Zemi.

Atmosféra

Atmosféra Titanu je jeho nejvýraznějším rysem. Je mimořádně hustá, s povrchovým tlakem dosahujícím 146,7 kPa, což je přibližně 1,45krát více než na Zemi. Celková tloušťka atmosféry dosahuje až 600 km, což je mnohem více než u Země.

Dominantní složkou atmosféry je dusík (přibližně 95–98 %), následovaný metanem (1,4–4,9 %). V malém množství jsou přítomny i další plyny jako vodík a složitější uhlovodíky (etan, acetylen, propan). Právě fotochemické reakce v horních vrstvách atmosféry, kde sluneční ultrafialové světlo štěpí molekuly metanu a dusíku, vedou ke vzniku komplexních organických molekul. Tyto molekuly tvoří hustou oranžovou mlhu (smog), která zcela zakrývá povrch měsíce ve viditelném světle a dává Titanu jeho charakteristickou barvu.

Na Titanu probíhá aktivní počasí a tzv. metanový cyklus, který je analogií pozemského koloběhu vody. Metan kondenzuje v atmosféře, tvoří mraky a následně prší na povrch ve formě kapalných uhlovodíků. Tyto srážky napájejí řeky, jezera a moře na povrchu, odkud se metan opět vypařuje zpět do atmosféry.

Povrch

Povrch Titanu, který byl detailně zmapován radarem a infračervenými přístroji sondy Cassini a přímo prozkoumán sondou Huygens, je geologicky mladý a rozmanitý.

Kapalná jezera a moře

Nejpozoruhodnějším rysem povrchu jsou rozsáhlé plochy kapalných uhlovodíků, které se nacházejí především v polárních oblastech. Větší z nich se nazývají maria (moře) a menší lacūs (jezera). Největším známým mořem je Kraken Mare, které je rozlohou větší než Kaspické moře. Dalšími významnými jsou Ligeia Mare a Punga Mare. Tyto útvary jsou napájeny říčními koryty, která erodují ledový povrch.

Písečné duny a planiny

V rovníkových oblastech Titanu se rozkládají obrovská pole lineárních dun. Tyto duny nejsou tvořeny křemičitým pískem jako na Zemi, ale pevnými organickými částicemi, které vznikají v atmosféře a snášejí se na povrch. Tyto tmavé "písky" jsou formovány větry vanoucími v husté atmosféře.

Hory a kryovulkanismus

Na povrchu byly identifikovány také horské hřebeny a útvary, které mohou být kryovulkány – sopky chrlící místo lávy směs vody, amoniaku a dalších látek z nitra měsíce. Ačkoliv přímá aktivita nebyla pozorována, kryovulkanismus je považován za jeden z možných mechanismů, jak se metan doplňuje do atmosféry, kde je postupně rozkládán slunečním zářením.

Potenciál pro život

Titan je považován za jedno z nejlepších míst ve sluneční soustavě pro studium prebiotické chemie – chemických procesů, které předcházely vzniku života na Zemi. Jeho atmosféra je bohatá na komplexní organické molekuly a je často přirovnávána k atmosféře rané Země.

Existují dvě hlavní hypotézy o možných obyvatelných prostředích na Titanu:

1. Podpovrchový oceán: Globální oceán kapalné vody pod ledovou kůrou by mohl poskytovat podmínky vhodné pro život, jak ho známe. Přítomnost amoniaku by fungovala jako nemrznoucí směs a umožnila by vodě zůstat kapalná i při nízkých teplotách.
2. Život v uhlovodících: Hypoteticky by na povrchu mohly existovat formy života, které by místo vody využívaly jako rozpouštědlo kapalný metan nebo etan. Takový život by se musel zásadně lišit od pozemského. Laboratorní a teoretické studie zkoumají, jak by mohly fungovat buněčné membrány a metabolismus v takto extrémních podmínkách. Klíčovou molekulou v této chemii by mohl být kyanovodík (HCN), který může polymerizovat na polyimin, sloučeninu schopnou katalyzovat reakce i při velmi nízkých teplotách.

Průzkum

První mise

První sondou, která proletěla kolem Titanu, byl Pioneer 11 v roce 1979, následovaný sondami Voyager 1 a Voyager 2 v letech 1980 a 1981. Tyto mise potvrdily hustou atmosféru a poskytly první odhady jejího složení a teploty.

Mise Cassini-Huygens

Nejvýznamnější průzkum Titanu provedla mise Cassini-Huygens, společný projekt NASA, ESA a ASI. Sonda Cassini obíhala Saturn v letech 2004 až 2017 a uskutečnila 127 blízkých průletů kolem Titanu. Pomocí radaru a dalších přístrojů zmapovala povrch a detailně studovala atmosféru.

Dne 14. ledna 2005 se od sondy Cassini oddělil přistávací modul Huygens, který úspěšně přistál na povrchu Titanu. Během svého dvouapůlhodinového sestupu a krátkého pobytu na povrchu pořídil snímky a data, která odhalila krajinu s říčními koryty a oblázky vodního ledu.

Budoucí mise

V současnosti je ve vývoji mise NASA s názvem Dragonfly. Jedná se o robotický dron (rotorové letadlo) velikosti automobilu, který má odstartovat v červenci 2028 a na Titanu přistát v roce 2034. Cílem mise je prozkoumat prebiotickou chemii a obyvatelnost různých lokalit na povrchu Titanu. Dragonfly bude schopen létat z jednoho místa na druhé, analyzovat složení povrchu a hledat chemické stopy, které by mohly vést k pochopení vzniku života.