Týdeník věnovaný aktualitám a novinkám z fyziky a astronomie. Vydavatel: AGA (Aldebaran Group for Astrophysics) Číslo 32 – vyšlo 17. srpna, ročník 5 (2007) © Copyright Aldebaran Group for Astrophysics Publikování nebo šíření obsahu je zakázáno. ISSN: 1214-1674, Email: bulletin@aldebaran.cz

32/2007

Titan, největší měsíc Saturnu

Jan Pacák

I přesto, že je to již tři roky, co dorazila sonda Cassini k Saturnu a k jeho největšímu měsíci Titanu, otevírá se stále mnoho nezodpovězených otázek. Detailní výzkum tohoto měsíce odhaluje na jeho povrchu různé struktury. Ukazuje se, že by na Titanu, jako na jediném tělese sluneční soustavy mimo ZemiZemě – největší z planet zemského typu. Je jedinou planetou v celém vesmíru, o které víme, že na ní existuje život. Má dostatečně hustou atmosféru, dostatek kapalné vody v povrchových oceánech. Kolem Země obíhá jediný měsíc s vázanou rotací. Při pozorování Země z kosmu vidíme hlavně modrou barvu oceánů. 70 % povrchu Země je pokryto oceány, 30 % tvoří kontinenty. Země sestává z těchto vrstev: jádro, plášť, kůra, troposféra, stratosféra, mezosféra, termosféra. Plášť a kůra jsou odděleny tzv. Mohorovičiæovým rozhraním. Kůra se posouvá a „plave“ na polotekutém plášti. Teplota v centru Země je 5 100 °C, tlak 360 GPa. Magnetické pole Země má přibližně dipólový charakter, je deformováno slunečním větrem do typického tvaru., mohl probíhat cyklus metanuMetan – nejjednodušší uhlovodík, CH₄. Patří mezi tzv. alkany. Při pokojové teplotě je to netoxický plyn bez barvy a zápachu, lehčí než vzduch. Hlavním zdrojem metanu je přírodní surovina, zemní plyn. podobný pozemskému vodnímu cyklu.

Saturn – druhá největší planeta Sluneční soustavy. Je charakteristická dobře viditelným prstencem. Saturn je od Slunce desetkrát dále než Země, a proto je jeho teplota velmi nízká (−150 °C). Průměrná hustota planety 0,7 g·cm−3 je nejnižší z celé sluneční soustavy, dokonce nižší než hustota vody. Saturn patří k obřím planetám. Oběhne Slunce za 30 let, kolem vlastní osy se otočí za pouhých 10 hodin. Rychlá rotace způsobuje vznik pásů. V atmosféře jsou pozorovány velké žluté či bílé skvrny. Atmosféra je tvořena oblaky čpavku, vodíkem a heliem. V nitru je snad malé jádro z křemičitanů obklopené kovovým vodíkem. Vítr v atmosféře dosahuje rychlosti až 1 800 km/h. Magnetické pole má dipólový charakter s osou téměř rovnoběžnou s rotační osou. Titan – největší Saturnův měsíc s průměrem 5 150 km. Byl objeven v roce 1655 Christiaanem Huygensem. Má hustou atmosféru, v níž převažuje dusík s trochou metanu. Tlak atmosféry na povrchu je 1,5 atm, teplota −180 °C. Měsíc Titan je větší než planeta Merkur. Často se spekuluje o možnosti primitivních forem života na Titanu. Cassini – meziplanetární sonda NASA, ESA a ASI (Italská kosmická agentura) určená k průzkumu Saturnu. Startovala z Cape Canaveral 15. října 1997, k Saturnu dorazila 30. června 2004. Celková hmotnost Cassini (včetně paliva a pouzdra Huygens) při startu byla 5 600 kg. Vyvrcholením mise bylo měkké přistání pouzdra Huygens na povrchu Saturnova měsíce Titanu dne 14. ledna 2005. Sonda byla pojmenována podle italského matematika a astronoma Giana Domenica Cassiniho (1625-1712). Podle tohoto vědce je pojmenována i část Saturnových prstenců, tzv. Cassiniho dělení. Mise byla ukončena 15. září 2017 řízeným pádem sondy do atmosféry planety. Huygens – část sondy Cassini. Jde o pouzdro, které se od ní odpoutalo a poté dne 14. ledna 2005 měkce přistálo na povrchu Saturnova měsíce Titanu. Pouzdro bylo vyrobeno Evropskou kosmickou agenturou ESA, jeho hmotnost je 350 kg. Je pojmenováno podle objevitele Titanu, známého holandského fyzika Christiaana Huygense (1629-1695).

Výzkum Saturnu a jeho plejády měsíců a prstenců začal 11. července 2004, kdy k planetě dorazila sonda Cassini, která vznikla i za významné evropské spolupráce. Od té doby sonda provedla 49 oběhů planety (srpen 2007) a bezpočet přiblížení k jednotlivým měsícům. Vznikla řada snímků prstenců Saturnu a jejich jemné struktury. Jeden z nejdůležitějších úkolů sondy bylo vypuštění modulu Huygens, který připravila ESAESA – European Space Agency, Evropská kosmická agentura. ESA spojuje úsilí 18 evropských zemí na poli kosmického výzkumu. Centrální sídlo je v Paříži, pobočky jsou v mnoha členských zemích. ESA byla založena v roce 1964 jako přímý následovník organizací ESRO a ELDO. Nejznámější nosnou raketou využívanou ESA je Ariane. Česká republika vstoupila do ESA v listopadu 2008. a který detailně zkoumal atmosféru Titanu. Modul sestupoval 2 hodiny a 28 minut na padácích do Titanovy atmosféry a vysílal dalších 70 minut, dokud neztratil spojení s mateřskou sondou Cassini.

Modul Huygens získal spoustu dat o okamžitém stavu Titanovy atmosféry. Naměřená data vypovídají i o některých pravidelných procesech. Vědci získali potřebná data, se kterými mohou porovnat a upravit počítačové modely atmosféry. Takto upravené modely představují atmosféru jako funkční celek, který se v mnoha rysech blíží atmosféře pozemské. Výzkum tak zpětně může pomoci pochopit globální klimatické změny i v atmosféře naší planety.

Přenos dat na ZemiZemě – největší z planet zemského typu. Je jedinou planetou v celém vesmíru, o které víme, že na ní existuje život. Má dostatečně hustou atmosféru, dostatek kapalné vody v povrchových oceánech. Kolem Země obíhá jediný měsíc s vázanou rotací. Při pozorování Země z kosmu vidíme hlavně modrou barvu oceánů. 70 % povrchu Země je pokryto oceány, 30 % tvoří kontinenty. Země sestává z těchto vrstev: jádro, plášť, kůra, troposféra, stratosféra, mezosféra, termosféra. Plášť a kůra jsou odděleny tzv. Mohorovičiæovým rozhraním. Kůra se posouvá a „plave“ na polotekutém plášti. Teplota v centru Země je 5 100 °C, tlak 360 GPa. Magnetické pole Země má přibližně dipólový charakter, je deformováno slunečním větrem do typického tvaru. byl zprostředkován sondou Cassini, která byla sledována radioteleskopy. Ke korektnímu zpracování dat z experimentu DWEDWE – Doppler Wind Experiment, zařízení umístěné v pouzdře Huygens, které v lednu 2005 přistálo na Saturnově měsící Titan. a dalších přístrojů (HASIHASI – Huygens Atmosphere Structure Instrument, zařízení umístěné v pouzdře Huygens, které v lednu 2005 přistálo na Saturnově měsící Titan., GCMSGCMS – Gas Chromatograph and Mass Spectrometer, zařízení umístěné v pouzdře Huygens, které přistálo na Saturnově měsíci Titan v lednu 2005., DISRDISR – Descent Imager/Spectral Radiometer, zařízení umístěné v pouzdře Huygens, které přistálo na Saturnově měsíci Titan v lednu 2005.), bylo třeba určit přesnou trajektorii během sestupu pouzdra. Z naměřených dat bylo zjištěno, že ve výšce mezi 20 a 30 km probíhá silné turbulentní proudění, které je obdobné tomu, co naměřily terestrické balóny na Zemi. Předpokládá se tedy, že toto turbulentní proudění by mohlo být způsobeno mraky.

Pouzdro Huygens rovněž zjistilo, že atmosféra je mnohem méně průhledná, než se předpokládalo. Ve speciálních komorách, ve kterých se simuluje Titanova atmosféra, nyní probíhá intenzivní výzkum, co může způsobovat málo průhledná aerosolováAerosol – homogenní směs malých částic v plynu. Částice mohou být kapalné (mlha), nebo pevné (dým). Aerosoly se do atmosféry uvolňují jak přirozeně (během sopečné činnosti, požárů lesů), tak i působením člověka (spalováním fosilních paliv). Množství aerosolů v atmosféře má vliv na globální ochlazování (na aerosolech je rozptylováno sluneční světlo). mlha.

Ve výšce cca 40 km nad povrchem měsíce atmosféra zprůhledněla a modul získal první detailní snímky Titanova povrchu. Na snímcích najdeme mnoho znaků eroze způsobené kapalinou (nejspíše metanemMetan – nejjednodušší uhlovodík, CH₄. Patří mezi tzv. alkany. Při pokojové teplotě je to netoxický plyn bez barvy a zápachu, lehčí než vzduch. Hlavním zdrojem metanu je přírodní surovina, zemní plyn.). Snímky z pouzdra Huygens jsou srovnávány se snímky ze sondy Cassini a vědci zkoumají, jak vznikly jednotlivé útvary na Saturnově největším měsíci.

Detailní snímek Titanova povrchu získaný z radaru na sondě Cassini ukazuje nejspíše jezera metanu ve vysokých titanopisných šířkách. Jezera se nevyskytují na rovníku, protože průměrná teplota na rovníku je velmi blízká bodu varu metanuMetan – nejjednodušší uhlovodík, CH₄. Patří mezi tzv. alkany. Při pokojové teplotě je to netoxický plyn bez barvy a zápachu, lehčí než vzduch. Hlavním zdrojem metanu je přírodní surovina, zemní plyn.. Snímek zachycuje oblast cca 450×150 km a byl barevně upraven. Zdroj: NASA/ESA, Cassini, 22. 7. 2006.

Snímek ze sondy Cassini pořízený 22. července 2006 ukazující kandidáta na jezero na Titanu a jeho odvodňovací kanály. Zdroj: NASA/ESA.

Šipka na Titanu. Na snímku z 2. listopadu 2004 můžete jasně vidět „šipku“ v bílém materiálu Titanova povrchu. Šipka je cca 30 km dlouhá, celá oblast na snímku má rozměry přibližně 115×170 km. Lineární útvary by mohly být zlomy v ledové kůře Titanu. Zdroj: NASA/ESA, Cassini, 26. 10. 2004.

Za poslední tři roky jsme získali obrovské množství dat. Tento ledový svět nás však stále dokáže překvapit a mnoho objevů na Saturnově měsíci nás ještě čeká. Rovněž se ukazuje, že podrobný průzkum jednotlivých těles sluneční soustavy je důležitý i pro pochopení jevů odehrávajících se na naší planetě.

Klip týdne

Přistání pouzdra Huygens na Titanu. Animace je sestavena z dat poskytovaných radiometrem DISR při sestupu pouzdra Huygens do atmosféry Titanu dne 14. 1. 2005, včetně přistání a dalšího měření po přistání. Sestup trvající 2 hodiny 28 minut a následných 70 minut po přistání je zrychleno na 5 minut (sestup 40× a akce po přistání 100×). V první části animace je pohled na pomalu se přibližující Titan a stovky pořizovaných záběrů, které se skládaly do celkové mozaiky. V druhé části je situace po přistání. Pořizované signály: Vlevo dole: zeleně zakreslovaná trajektorie Huygensu při pohledu z jihu. Úsečka nalevo ukazuje pro srovnání výšku Everestu. Pak jsou zde šipky se směrem k mateřské sondě Cassini a ke Slunci. Vpravo dole: střelka ukazující změnu pohledu z důvodu rotace Huygensu a další dvě s relativními směry ke Slunci a ke Cassini. Vpravo nahoře: čas v UTC. Vlevo nahoře: záznam polohy padáku. Pro srovnání je zde úsečka ukazující velikost člověka. Levý mikrofon: zaznamenává pohyb Huygensu, slyšet je tón měnící se s rotací pouzdra a náklonem padáku. Patrné jsou tiky měřiče rotace, vstup tepelného štítu do atmosféry, otevření padáku, uvolnění tepelného štítu, otevření víka kamery a přistání. Pravý mikrofon: spojitý tón znázorňující sílu signálu ke Cassini. Jde o 13 různých typů zvonění, pro každý přístroj jiné. Zdroj: ESA/NASA/JPL/University of Arizona, 2005. (wmv, 16 MB)

Odkazy