28 Φεβρουαρίου 2005: Όταν ο ανιχνευτής Huygens της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας επισκέφθηκε τον δορυφόρο του Κρόνου, Τιτάνα, τον περασμένο μήνα, κατά την προσεδάφιση του με αλεξίπτωτο πέρασε μέσα από σύννεφα υγρασίας. Φωτογράφισε κανάλια ποταμών και παραλίες και πράγματα που έμοιαζαν με νησιά. Τελικά, κατεβαίνοντας μέσα από την στροβιλιζόμενη ομίχλη, ο ανιχνευτής Huygens προσεδαφίστηκε πάνω σε λάσπη.

Με λίγα λόγια ο Τιτάνας είναι βρεγμένος.

Το “νερό” του Τιτάνα είναι στην πραγματικότητα υγρό μεθάνιο, CH4, ευρέως γνωστό ως φυσικό αέριο. Το συνηθισμένο Γήινο νερό, Η2Ο, θα είχε παγώσει τον Τιτάνα όπου η θερμοκρασία στην επιφάνια του φτάνει τους 180 βαθμούς Κελσίου υπό το μηδέν. Το μεθάνιο όμως είναι ρέων υγρό, που “δεν υπόκειται στον Παγετό”.

Ο Jonathan Lunine, καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Αριζόνα, είναι μέλος της επιστημονικής ομάδας της αποστολής Huygens. Αυτός και οι συνάδελφοι του πιστεύουν ότι ο ανιχνευτής Huygens προσγειώθηκε σε μια περιοχή του Τιτάνα αντίστοιχη με αυτή της Αριζόνα για την Γη, μια ξηρή περιοχή με σύντομες αλλά έντονες περιόδους “βροχόπτωσης”.

“Τα κανάλια των ποταμών κοντά στον ανιχνευτή Huygens φαίνονται να είναι άδεια”, λέει ο Jonathan Lunine, αλλά υγρά βρίσκονταν εκεί πρόσφατα. Μικρές πέτρες απλωμένες γύρω από τον τόπο προσεδάφισης του Huygens είναι ενδιαφέρουσες: είναι λείες και στρογγυλές σαν αυτές που βρίσκει κανείς στην Γη, και “είναι τοποθετημένες σε μικρές λακκούβες σκαμμένες προφανώς από τα ορμητικά υγρά.”

Η πηγή όλης αυτής της υγρασίας ίσως να είναι η βροχή. Η ατμόσφαιρα του Τιτάνα είναι “υγρή,” δηλαδή πλούσια σε μεθάνιο. Κανείς δεν γνωρίζει πόσο συχνά βρέχει, “αλλά όταν βρέχει,” λέει ο Lunine, “η ποσότητα των υδρατμών στην ατμόσφαιρα είναι πολλές φορές μεγαλύτερη από αυτήν στην ατμόσφαιρα της Γης, και αυτό μπορεί να προκαλέσει πολύ έντονες βροχοπτώσεις.”

Ίσως και ουράνια τόξα. “Τα συστατικά που χρειάζεται ένα ουράνιο τόξο είναι ηλιακό φως και σταγόνες βροχής. Ο Τιτάνας έχει και τα δύο,” λέει ο ειδικός ατμοσφαιρικών οπτικών Les Cowley.

Δεξιά: Ηλιακές ακτίνες + σταγόνες βροχής = ουράνιο τόξο. [περισσότερα]

Στην Γη, τα ουράνια τόξα σχηματίζονται όταν τα φως περνάει μέσα από της σταγόνες νερού και διαθλάται. Κάθε σταγόνα λειτουργεί σαν ένα πρίσμα, παράγοντας το γνωστό φάσμα των χρωμάτων. Στον Τιτάνα, τα ουράνια τόξο θα δημιουργούνται όταν το ηλιακό φως διαπερνά της σταγόνες μεθανίου, οι οποίες, όπως και αυτές του νερού είναι διάφανες.

“Η ομορφιά τους τα θέλει λαγαρά…”

“Ένα ουράνιο τόξο μεθανίου θα ήταν μεγαλύτερο από αυτό του νερού, ” επισημαίνει ο Cowley, “με μια αρχική ακτίνα τουλάχιστον 49o από το μεθάνιο έναντι 42.5o από το νερό. Αυτό συμβαίνει επειδή ο δείκτης διάθλασης του υγρού μεθανίου (1.29) διαφέρει από αυτόν του νερού (1.33).” Η σειρά των χρωμάτων, ασφαλώς, θα είναι η ίδια: μπλε στο εσωτερικό και κόκκινο στο εξωτερικό, με μια ιδέα πορτοκαλί σε όλο το φάσμα που προκαλείτε από τον πορτοκαλί ουρανό του Τιτάνα.

Πρόβλημα: Τα ουράνια τόξα χρειάζονται απευθείας ηλιακές ακτίνες, αλλά ο ουρανός του Τιτάνα είναι πολύ θολός. “Εμφανή ουράνια τόξα ίσως να είναι σπάνια στον Τιτάνα” λέει ο Cowley. Παρόλα αυτά υπέρυθρα ουράνια τόξο ίσως να είναι ένα σύνηθες φαινόμενο.

Ο ατμοσφαιρικός επιστήμονας Bob West του Jet Propulsion Laboratory της NASA εξηγεί: “Η ατμόσφαιρα του Τιτάνα είναι αρκετά καθαρή στα υπέρυθρα μήκη κύματος. Αυτός είναι και ο λόγος που το σκάφος Cassini χρησιμοποιεί μια υπέρυθρη κάμερα για να φωτογραφίζει τον Τιτάνα.” Οι υπέρυθρες ηλιακές ακτίνες μπορούν να διαπερνούν με ευκολία τον θολό αέρα και να δημιουργούν ουράνια τόξα. Ο καλύτερος τρόπος για να τα δει: Γυαλιά “νυχτερινής οράσεως”.

Κάτω: Ένα υπέρυθρο ουράνιο τόξο στην Γη, φωτογραφισμένο από τον καθηγητή Robert Greenler. Παραπομπή: Science 173,1231 (1971). “Ένα ουράνιο τόξο στον Τιτάνα ίσως να μοιάζει έτσι,” σημειώνει ο Les Cowley. “Θα ήταν μεγαλύτερο από το ορατό τόξο μεθανίου με ακτίνα λίγο μεγαλύτερη των 49-52 μοιρών.”

Όλα τα παραπάνω για τις βροχές και τα ουράνια τόξα και τις λάσπες κάνουν το υγρό μεθάνιο να ακούγεται σαν απλό νερό. Δεν είναι. Σκεφθείτε τα ακόλουθα:

Η πυκνότητα του μεθανίου είναι μονάχα σχεδόν η μισή της πυκνότητας του νερού. Αυτό είναι κάτι που ίσως θα έπρεπε να λάβει υπ’ όψιν του κάποιος που θα έφτιαχνε βάρκες στον Τιτάνα. Τα πλοία επιπλέουν όταν είναι λιγότερο πυκνά από το υγρό που βρίσκεται από κάτω τους. Ένα πλοίο στον Τιτάνα θα έπρεπε να είναι πολύ ελαφρό για να επιπλέει σε μια θάλασσα από υγρό μεθάνιο. (Δεν είναι όσο τρελό ακούγεται. Μελλοντικοί εξερευνητές θα θελήσουν να επισκεφθούν τον Τιτάνα και τα πλεούμενα θα ήταν ένας καλός τρόπος για να μετακινούνται.)

Το υγρό μεθάνιο έχει επίσης χαμηλό ιξώδες (δηλαδή ρευστότητα) ) και χαμηλή τάση επιφάνειας. Δείτε τον παρακάτω πίνακα. Η τάση της επιφάνειας είναι αυτό που δίνει το νερό την μαλακιά του υφή, στην Γη, και επιτρέπει στα έντομα να κολυμπούν σε λίμνες. Ένα έντομο στον Τιτάνα πιθανότατα να βυθιζόταν σε μια λίμνη “σαθρού” μεθανίου. Το καλό της υπόθεσης είναι ότι η χαμηλή βαρύτητα του Τιτάνα, μόνο ένα έβδομο αυτής της Γης, ίσως να επέτρεπε στο πλάσμα να σκαρφαλώσει και να βγει έξω.

Φυσικά Δεδομένα: Υγρό Μεθάνιο έναντι Υγρού Νερού

Πηγές: (#1) NIST Chemistry Webbook. Reference temperature: 40 o F for water, -290 o F for methane. Reference pressure 1.5 atm; (#2) AIChE Journal, Volume 42, No. 5, pp. 1425-1433, May 1996; (#3) Les Cowley.

Πίσω στα πλεούμενα: Προπέλες στρεφόμενες μέσα σε μεθάνιο θα πρέπει να είναι πιο μεγάλες για να μπορούν να “πιάνουν” αρκετό υγρό για προώθηση. Θα πρέπει επίσης να είναι κατασκευασμένες από ειδικά υλικά που θα αντέχουν χωρίς να σπάνε σε κρυογονικές θερμοκρασίες.

Και προσοχή στα κύματα! Οι ευρωπαίοι επιστήμονες John Zarnecki και Nadeem Ghafoor έχουν υπολογίσει πώς μπορεί τα κύματα στον Τιτάνα να μοιάζουν: 7 φορές μεγαλύτερα από αυτά της Γης (κυρίως λόγο της χαμηλής βαρύτητας του Τιτάνα) και 3 φορές πιο αργά, “για να κάνουν οι surfers τρελές βόλτες,” λέει ο Ghafoor.

Τελευταίο αλλά εξίσου σημαντικό, το υγρό μεθάνιο είναι εύφλεκτο. Ο Τιτάνας δεν φλέγεται γιατί η ατμόσφαιρα του περιλαμβάνει πολύ λίγο οξυγόνο – κύριο στοιχείο της καύσης. Εάν οι εξερευνητές επισκεφτούν κάποια μέρα τον Τιτάνα θα πρέπει να είναι πολύ προσεκτικοί με τις φιάλες οξυγόνου τους και ασφαλώς να αντισταθούν στην συνήθεια του να προσπαθήσουν να σβήσουν μια φωτιά με “νερό.”
Υπέρυθρα ουράνια τόξα, πελώρια κύματα, θάλασσες δελεάζουν τους ναύτες. Ο Huygen δε είδε τίποτα από αυτά πριν προσεδαφιστεί στην λάσπη. Υπάρχουν τελικά;

“…δεν υπάρχει λόγος οι υπόλοιποι Πλανήτες να μην έχουν.”

   ΤΕΛΟΣ