Συννεφιά πάνω από την εξωγήινη θάλασσα του Τιτάνα: Όσα είδε το Webb

Το τηλεσκόπιο James Webb «ξεκλειδώνει» το πιο μυστήριο σώμα του ηλιακού μας συστήματος, τον δορυφόρο του Κρόνου, Τιτάνα.

Ένα πρωινό Σαββάτου, στις 5 Νοεμβρίου, μια διεθνής ερευνητική ομάδα πλανητικών επιστημόνων ξεκίνησε την ημέρα με ένα υπέροχο δώρο: Μόλις είχε λάβει τις πολυπόθητες πρώτες εικόνες του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb από το μεγαλύτερο φεγγάρι του πλανήτη Κρόνου, τον Τιτάνα. Ο επικεφαλής των ερευνητών, Κόνορ Νίξον, και τα υπόλοιπα μέλη της ομάδας Guaranteed Time Observation (GTO) έχουν αναλάβει το έργο να αναλύσουν την ατμόσφαιρα και το κλίμα του Τιτάνα χρησιμοποιώντας τα δεδομένα που στέλνει το τηλεσκόπιο James Webb.

Ο Τιτάνας είναι το μοναδικό φεγγάρι σε ολόκληρο το ηλιακό μας σύστημα που διαθέτει τόσο πυκνή ατμόσφαιρα –και μάλιστα τέσσερις φορές πυκνότερη από την ατμόσφαιρα της Γης- και είναι επίσης το μοναδικό σώμα –εκτός από τη Γη- που διαθέτει ποτάμια, λίμνες και θάλασσες. Σε αντίθεση όμως από τη Γη, εκεί δεν αποτελούνται από νερό αλλά από υδρογονάνθρακες, συμπεριλαμβανομένου του μεθανίου και αιθανίου. Η ατμόσφαιρά του είναι γεμάτη από μια πυκνή πορτοκαλί ομίχλη που εμποδίζει το φως να δραπετεύσει από την επιφάνεια, ενώ κάνει αδύνατο για τα απλά οπτικά τηλεσκόπια να «δουν» ως την επιφάνειά του.

Οι επιστήμονες περίμεναν για πολλά χρόνια να έχουν στη διάθεσή τους εικόνες με υπέρυθρη τεχνολογία, όπως αυτή που πλέον προσφέρει το James Webb, για να μελετήσουν την ατμόσφαιρα του Τιτάνα, συμπεριλαμβανομένου των εντυπωσιακών καιρικών μοτίβων του και της σύνθεσης των αερίων. Αυτό που επίσης ήθελαν ήταν να δούν μέσα από την πυκνή ομίχλη για να μελετήσουν τα σημεία albedo στην επιφάνειά του (σημείο με έντονο φως ή αντίθετα πολύ σκοτεινά στην επιφάνεια ενός φεγγαριού). Η ατμόσφαιρα του Τιτάνα είναι πολύ ξεχωριστής όχι μόνο λόγω των σύννεφων μεθανίου και των καταιγίδων του, αλλά επίσης γιατί μπορεί να μας αποκαλύψει πολλά μυστικά για το παρελθόν και το μέλλον του δορυφόρου, όπως αν είχε πάντοτε ατμόσφαιρα.

Η πρώτη φωτογραφία που έφτασε στους επιστήμονες τους ενθουσίασε: Έβλεπαν καθαρά δύο περαστικά σύννεφα πάνω από τη θάλασσα υδρογονανθράκων του Τιτάνα. Όσο περνούσε η μέρα και έφταναν όλο και περισσότερες φωτογραφίες από την υπέρυθρη κάμερα του Webb, συγκρίνοντάς τες, μπόρεσαν να επιβεβαιώσουν ότι ένα φωτεινό σημείο που ήταν ορατό στο βόρειο ημισφαίριο του Τιτάνα ήταν στην πραγματικότητα ένα μεγάλο σύννεφο. Δεν άργησαν να ανακαλύψουν ακόμα ένα.

Τα δύο σύννεφα που διακρίνονται στην εικόνα βρίσκονται κοντά στο Kraken Mare, τη μεγαλύτερη θάλασσα του Τιτάνα, λίγο μεγαλύτερη από την Κασπία με έκταση 500.000 τετραγωνικών χιλιομέτρων, η οποία ανακαλύφθηκε το 2004 από την αποστολή Cassini της NASA, η οποία απελευθέρωσε μια μικρή συσκευή που έπεσε με αλεξίπτωτο μέχρι το εξωγήινο έδαφος.

Η ανακάλυψη των σύννεφων, ενώ μπορεί να μοιάζει ως κάτι αδιάφορο, είναι στην πραγματικότητα σπουδαία. Επιβεβαιώνει τις προβλέψεις ετών από υπολογιστικά μοντέλα σχετικά με το κλίμα του δορυφόρου, σύμφωνα με τα οποία τα σύννεφα μπορούν να σχηματιστούν εύκολα στο βόρειο ημισφαίριο προς το τέλος της καλοκαιρινής περιόδου, όταν η επιφάνεια ζεσταίνεται έστω και αμυδρά από τον Ήλιο.

Στη σχετική ανακοίνωση της NASA, οι ερευνητές ανέφεραν ότι μετά τον πρώτο ενθουσιασμό θα έπρεπε να ανακαλύψουν αν τα σύννεφα κινούνταν ή άλλαζαν σχήματα, κάτι που πιθανότατα θα μπορούσε να αποκαλύψει πληροφορίες σχετικά με τη ροή του αέρα στην ατμόσφαιρα του Τιτάνα.

Έτσι, ζήτησαν τη βοήθεια συναδέλφων τους από το Παρατηρητήριο Keck στη Χαβάη, οι οποίοι θα μπορούσαν να μελετήσουν το ίδιο κιόλας βράδυ την εξέλιξη των νεφών με το μεγάλο τηλεσκόπιο του Παρατηρητηρίου.

Τριάντα περίπου ώρες μετά, οι συνάδερφοί τους από το Παρατηρητήριο Keck είχαν την πολυπόθητη απάντηση: «Ανησυχούσαμε ότι τα σύννεφα θα είχαν εξαφανιστεί, όταν κοιτάξαμε τον Τιτάνα δύο μέρες αργότερα με το Keck, αλλά προς μεγάλη μας χαρά είδαμε σύννεφα στις ίδιες θέσεις, τα οποία έμοιαζαν σαν να είχαν αλλάξει σχήμα», έγραψε ο Ίμκε ντε Πάτερ του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια που από το Keck.

Στις εικόνες που λήφθηκαν από το Keck στις 6 Νοεμβρίου, μπορεί κανείς να δει δύο μεγάλα σύννεφα κοντά στον βόρειο πόλο. Το ένα σύννεφο στα αριστερά δείχνει να έχει μετακινηθεί λόγω της περιστροφής του δορυφόρου, ενώ το δεύτερο δείχνει είτε να διαλύεται είτε να εξαφανίζεται πέρα από τον ορίζοντα. Δεδομένου ότι, όπως και στη Γη, τα σύννεφα στον Τιτάνα πιθανότατα δεν διαρκούν πολύ, δεν είναι γνωστό αν πρόκειται για τα ίδια σύννεφα που «είδε» το Webb ή για καινούργια.

Οι ειδικοί στη δημιουργία μοντέλων ατμόσφαιρας επιβεβαίωσαν ότι πρόκειται για μια συγκλονιστική ανακάλυψη και τόνισαν πως ακόμα κι αν δεν ξέρουμε αν πρόκειται για τα ίδια σύννεφα, είναι πλέον φανερό ότι υπάρχουν συγκεκριμένα καιρικά μοτίβα κάθε εποχή.

Η ερευνητική ομάδα συνεχίζει τώρα να αναλύει τις φασματοσκοπικές μετρήσεις του Webb, οι οποίες αναμένεται να δώσουν νέα στοιχεία για τη σύνθεση της κατώτερης ατμόσφαιρας, αλλά και της επιφάνειας του Τιτάνα, στα σημεία δηλαδή που δεν μπορούν να «δουν» τα οπτικά τηλεσκόπια που βρίσκονται στη Γη, αλλά ούτε και το Cassini.

Το 2023 οι ερευνητές περιμένουν ακόμα περισσότερα δεδομένα και από το όργανο του Webb που βλέπει στο μέσο υπέρυθρο, τα οποία ίσως αποκαλύψουν λεπτομέρειες για τα αέρια της ατμόσφαιρας που δεν έχουμε δει ποτέ ξανά. Τα στοιχεία αυτά ενδεχομένως να δώσουν απαντήσεις στο μυστήριο του γιατί ο Τιτάνας είναι το μόνο φεγγάρι του ηλιακού μας συστήματος που έχει τόσο πυκνή ατμόσφαιρα.

Το όνειρο του Τιτάνα

Ο Τιτάνας ανέκαθεν εξίταρε την φαντασία των… γήινων και φυσικά τους επιστήμονες. Χάρη στην ατμόσφαιρα που διαθέτει θεωρείται ως ένας από τους καλύτερους υποψηφίους για ύπαρξη εξωγήινων μορφών ζωής, είτε τώρα είτε στο μακρινό παρελθόν.

Δεν είναι τυχαίο ότι ο Τιτάνας έχει «πρωταγωνιστήσει» σε μια μεγάλη σειρά έργων επιστημονικής φαντασίας, όπως σε αυτό του Ρόμπερτ Χάινλαϊν (The Puppet Masters), του Ισαάκ Ασίμοφ (Lucky Starr and the Rings of Saturn), του Άρθουρ Κλαρκ (Imperial Earth) και βέβαια στις «Σειρήνες του Τιτάνα»  του Κερτ Βόνεγκατ. Στον Τιτάνα έχουν διαδραματιστεί και πιο σύγχρονα sci-fi έργα όπως το «Titan» του Στίβεν Μπάξτερ, αλλά και το κινηματογραφικό «Gattaca», καθώς και επεισόδια του Star Trek.

Αντιστοιχα και οι επιστήμονες δεν έχουν σταματήσει να ερευνούν αυτόν τον μακρινό τόπο πιθανής ζωής. Το πρώτο σκάφος που επισκέφθηκε (από ψηλά) τον Τιτάνα ήταν το Pioneer 11 το 1979 και ακολούθησε τo Voyager 1 το 1980. Βέβαια, η σημαντικότερη αποστολή ήταν η ευρωπαϊκή Cassini-Huygens, με το Huygens να προσεδαφίζεται στην επιφάνειά του Τιτάνα και να επιβεβαιώνει την ύπαρξη του υγρού στοιχείου σε αυτόν. Με την επιβεβαίωσης της ύπαρξης των θαλασσών και των λιμνών με υγρό μεθάνιο, η φαντασία για την ύπαρξη ζωής στον Τιτάνα απέκτησε ακόμα περισσότερες πιθανότητες να γίνει πραγματικότητα.

Πάντως, για τα ανθρώπινα δεδομένα είναι ιδιαίτερα αφιλόξενος, καθώς η θερμοκρασία στην επιφάνειά του κυμαίνεται γύρω στους -179 βαθμούς Κελσίου, ενώ η ατμοσφαιρική του πίεση είναι κατά 50% μεγαλύτερη από αυτήν της Γης.

Η Γη και ο Τιτάνας έχουν ατμόσφαιρες με πολύ άζωτο και μάλιστα στην περίπτωση του Τιτάνα σε ποσοστό πάνω από 95%. Ωστόσο, στο φεγγάρι του Κρόνου το οξυγόνο είναι ελάχιστο, καθώς το υπόλοιπο είναι μεθάνιο και άλλα αέρια, όπως το αιθάνιο. Λόγω των εξαιρετικά χαμηλών θερμοκρασιών, το μεθάνιο και το αιθάνιο συναντώνται σε υγρή μορφή, σχηματίζοντας θάλασσες/ λίμνες, οι οποίες μπορεί να φιλοξενούν ακόμα και μορφές ζωής.

Ήδη, η NASA ετοιμάζει την πρωτοποριακή  αποστολή Dragonfly στον Τιτάνα με σκοπό την αναζήτηση στοιχείων που θεωρούνται τα «συστατικά» της ζωής, όπως τουλάχιστον τη γνωρίζουμε στον πλανήτη μας. Το σκάφος αυτό, που πρόκειται να εκτοξευτεί το 2027 και αναμένεται να φτάσει και να προσεδαφιστεί εκεί το 2034, αναμένεται να δώσει μοναδικές πληροφορίες για τον Τιτάνα.

ΠΗΓΗ: https://www.janus.gr/2022/12/webb.html