Pažljiva ponovna analiza podataka prikupljenih prije više od desetljeća upućuje na to da Titan, najveći Saturnov mjesec, vjerojatno nema prostrani ocean tekuće vode ispod ledene kore, kako se ranije pretpostavljalo. Umjesto toga, unutrašnjost ispod ledene kore vjerojatno se sastoji od dodatnih slojeva leda te prijelazne zone djelomično otopljenog, vodom zasićenog leda s lokalnim džepovima lokalne zone tekuće vode u blizini stjenovite jezgre.
Podaci NASA-ine misije Cassini prema Saturnu u početku su naveli istraživače na sumnju da se ispod Titanova leda nalazi velik ocean tekuće vode. No, kada su Titan modelirali s oceanom, dobiveni ishodi nisu odgovarali fizikalnim svojstvima koja proizlaze iz podataka.
Titanova deformacija i vremenski pomak signala
Studija, koju je predvodila NASA uz suradnju Baptistea Journauxa, docenta znanosti o Zemlji i svemiru sa Sveučilišta Washington, te Ule Jonesa, diplomskog studenta u njegovu laboratoriju, uvodi dodatnu nijansu u tumačenje Titanove unutrašnjosti. Cassini, misija koja je započela 1997. i trajala gotovo 20 godina, prikupila je goleme količine podataka o Saturnu i njegovih 274 mjeseca. Titan, obavijen gustom atmosferom bogatom organskom izmaglicom, jedini je svijet osim Zemlje za koji se zna da na površini ima tekućinu, pri temperaturama oko -183 stupnja Celzija.
Kako Titan kruži oko Saturna eliptičnom putanjom, istraživači su promatrali da se njegov oblik rasteže i sabija ovisno o položaju u odnosu na planet. Godine 2008. predloženo je da Titan mora imati golemi ocean ispod površine kako bi takve deformacije bile moguće. “Stupanj deformacije ovisi o unutarnjoj strukturi Titana. Dubok ocean omogućio bi kori da se više savija pod Saturnovim gravitacijskim privlačenjem, ali kad bi Titan bio potpuno zamrznut, ne bi se deformirao toliko,” rekao je Journaux. “Deformacija koju smo detektirali tijekom početne analize podataka misije Cassini mogla je biti kompatibilna s globalnim oceanom, ali sada znamo da to nije cijela priča.”
Ključni dodatak u novom radu je mjerenje vremenskog kašnjenja. Promjena Titanova oblika kasni oko 15 sati za vrhuncem Saturnova gravitacijskog utjecaja. Autori to uspoređuju s miješanjem meda žlicom, jer je za pomicanje guste, viskozne tvari potrebno više energije nego za tekuću vodu. Mjerenje tog kašnjenja omogućilo je procjenu koliko se energije troši pri deformaciji, što potom daje zaključke o viskoznosti unutrašnjih slojeva.
Izračunati gubitak energije, odnosno disipacija u Titanu, bio je znatno veći nego što bi se očekivalo u scenariju globalnog oceana. “Nitko nije očekivao vrlo snažnu disipaciju energije unutar Titana. “To je bio presudan znak da je unutrašnjost Titana drukčija od onoga što se zaključivalo iz ranijih analiza,” rekao je Flavio Petricca, postdoktorand u NASA-inu Laboratoriju za mlazni pogon (Jet Propulsion Laboratory) i voditelj studije.
Unutarnja struktura Titana i posljedice za misiju Dragonfly
Model koji autori predlažu uključuje znatno manji udio slobodne tekuće vode i veći udio prijelazne zone u kojoj je led djelomično otopljen i zasićen vodom. Takav je sloj dovoljno viskozan da objasni uočeno vremensko kašnjenje u Titanovoj deformaciji, a istodobno dovoljno “mekan” da se tijelo može primjetno mijenjati pod djelovanjem Saturnove gravitacije. Petricca je do tog zaključka došao analizom promjena frekvencije radiovalova koje je Cassini emitirao tijekom preleta pokraj Titana, dok je Journaux rezultate povezao s termodinamičkim očekivanjima za vodu i led pri ekstremnim tlakovima. Journaux u svojim istraživanjima proučava ponašanje vode i minerala pod visokim tlakovima kako bi procijenio gdje bi u Sunčevu sustavu mogli postojati uvjeti pogodni za život.
“Vodeni sloj na Titanu toliko je debeo, tlak je toliko golem, da se fizika vode mijenja. Voda i led ponašaju se drukčije nego morska voda ovdje na Zemlji,” rekao je Journaux. Njegov laboratorij za planetarnu krio-mineralnu fiziku na Sveučilištu Washington godinama razvija metode za simuliranje takvih uvjeta u laboratoriju, što je timu omogućilo usporedbu opažanja s očekivanim fizikalnim svojstvima vode i leda duboko u Titanovoj unutrašnjosti. “Mogli smo im pomoći odrediti kakav bi gravitacijski signal trebali očekivati na temelju pokusa provedenih ovdje na UW,” rekao je Journaux. “Bilo je vrlo ispunjavajuće.”
Autori ističu da ovakva slika unutrašnjosti ima važne posljedice za procjenu potencijalne nastanjivosti Titana. “Otkriće sloja djelomično otopljenog leda na Titanu također ima uzbudljive implikacije za potragu za životom izvan Sunčeva sustava,” rekla je Jones. “Proširuje raspon okruženja koja bismo mogli smatrati nastanjivima.” Premda je pretpostavka o globalnom oceanu godinama poticala potragu za životom na Titanu, istraživači smatraju da bi novi rezultati mogli čak povećati izglede za njegovo otkrivanje. Analize upućuju na to da bi lokalni džepovi slatke vode u dubini mogli dosegnuti oko 20 stupnjeva Celzija, a hranjive tvari u manjem volumenu vode mogle bi biti koncentriranije nego u otvorenom oceanu, što bi moglo pogodovati razvoju jednostavnih organizama.
Istraživači napominju da je malo vjerojatno da će se u takvim uvjetima pronaći složeni oblici života, no ako na Titanu postoji biosfera, vjerojatnije je da bi nalikovala zajednicama poznatima iz polarnih ekosustava na Zemlji. Journaux je član tima NASA-ine nadolazeće misije Dragonfly prema Titanu, čije je lansiranje planirano 2028. godine. Rezultati ove studije trebali bi pomoći u usmjeravanju znanstvenih ciljeva misije, a Journaux se nada da bi buduća mjerenja mogla donijeti i tragove života te jasniji odgovor o tome postoji li ispod Titanove kore ocean u klasičnom smislu.
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
