När Europeiska rymdorganisationens Huygens-sond besökte Saturns måne Titan förra månaden, fallskärmades sonden genom fuktiga moln. Det fotograferade flodkanaler och stränder och saker som ser ut som öar. Slutligen, fallande genom virvlande dimma, landade Huygens i lera.
För att göra en lång historia kort är Titan våt.
Christian Huygens skulle inte ha blivit lite förvånad. År 1698, tre hundra år innan Huygens-sonden lämnade jorden, skrev den holländska astronomen dessa ord:
”Eftersom det är säkert att Jorden och Jupiter har sina vatten och moln, finns det ingen anledning till varför de andra planeterna skulle vara utan dem. Jag kan inte säga att de är exakt av samma natur med vårt vatten; men att de bör vara flytande som deras användning kräver, eftersom deras skönhet gör att de är tydliga. Vårt vatten, i Jupiter eller Saturnus, skulle frysas upp omedelbart på grund av solens stora avstånd. Varje planet måste därför ha sina egna vatten av ett sådant temperament som inte är ansvarigt för Frost. ”
Huygens upptäckte Titan 1655, varför sonden är uppkallad efter honom. På den tiden var Titan bara ett tappstift av ljus i ett teleskop. Huygens kunde inte se Titans moln, gravid med regn, eller Titans kullar, skulpterade av rusande vätskor, men han hade en fin fantasi.
Titans "vatten" är flytande metan, CH4, bättre känd på jorden som naturgas. Regelbundet jordvatten, H2O, skulle vara fryst fast på Titan där yttemperaturen är 290o F under noll. Metan, å andra sidan, är en strömmande vätska, av "ett temperament som inte är ansvarigt för Frost."
Jonathan Lunine, professor vid University of Arizona, är medlem av Huygens mission science team. Han och hans kollegor tror att Huygens landade i Titan-motsvarigheten i Arizona, ett mestadels torrt område med korta men intensiva våta säsonger.
”Flodkanalerna nära Huygens-sonden ser tomma ut nu,” säger Lunine, men vätskor har funnits nyligen, tror han. Små klippor som strös runt landningsplatsen är övertygande: de är släta och runda som flodbergar på jorden, och "de sitter i små fördjupningar som grävts upp, tydligen, genom rusande vätskor."
Källan till all denna våthet kan vara regn. Titans atmosfär är "fuktig", vilket betyder rik på metan. Ingen vet hur ofta det regnar, "men när det gör det," säger Lunine, "mängden ånga i atmosfären är många gånger i jordens atmosfär, så du kan få mycket intensiva duschar."
Och kanske regnbågar också. ”De ingredienser du behöver för en regnbåge är solljus och regndroppar. Titan har båda, säger den atmosfäriska optiksexperten Les Cowley.
På jorden bildas regnbågar när solljus studsar in och ut ur transparenta vattendroppar. Varje dropp fungerar som ett prisma och sprider ljus till det välkända spektrumet av färger. På Titan skulle regnbågar bildas när solljus studsar in och ut ur metandroppar, som liksom vattendroppar är transparenta.
"Deras skönhet [kräver] att de är tydliga ...."
"En metan-regnbåge skulle vara större än en vatten-regnbåge," konstaterar Cowley, "med en primärradie på minst 49o för metan kontra 42,5o för vatten. Detta beror på att brytningsindexet för flytande metan (1,29) skiljer sig från det för vatten (1,33). " Färgordningens storlek skulle dock vara densamma: blå på insidan och röd på utsidan, med en övergripande antydning av orange orsakad av Titans orange himmel.
Ett problem: Regnbågar behöver direkt solljus, men Titans himmel är mycket disig. "Synliga regnbågar på Titan kan vara sällsynta," säger Cowley. Å andra sidan kan infraröda regnbågar vara vanliga.
Atmosfärforskaren Bob West från NASA: s Jet Propulsion Laboratory förklarar: ”Titans atmosfär är mestadels tydlig vid infraröda våglängder. Det är därför Cassini-rymdskeppet använder en infraröd kamera för att fotografera Titan. " Infraröda solstrålar skulle ha lite problem med att tränga igenom den skumma luften och göra regnbågar. Det bästa sättet att se dem: infraröd "nattsyn" -glasögon.
Allt detta prat om regn och regnbågar och lera gör att flytande metan låter mycket som vanligt vatten. Det är inte. Tänk på följande:
Densiteten för flytande metan är bara ungefär hälften av vattentätheten. Det här är något, säger, en båtbyggare på Titan skulle behöva ta hänsyn till. Båtar flyter när de är mindre täta än vätskan under dem. En Titan-båt skulle behöva vara extra lätt för att flyta i ett flytande metanhav. (Det är inte så galen som det låter. Framtida utforskare kommer att vilja besöka Titan och båtar kan vara ett bra sätt att ta sig runt.)
Flytande metan har också låg viskositet (eller "gooiness") och låg ytspänning. Se tabellen nedan. Ytspänning är det som ger vatten sin gummiaktiga hud och på jorden låter vattenbuggar skissa över dammar. Ett vattenbugg på Titan skulle snabbt sjunka ned i ett damm med tunn metan. På den ljusa sidan kan Titans låga tyngdkraft, endast en sjunde jordtyngd, låta varelsen klättra ut igen.
Tillbaka till båtar: Propeller som vänder in metan skulle behöva vara extra breda för att ”ta” tillräckligt med den tunna vätskan för framdrivning. De måste också vara tillverkade av speciella material som är resistenta mot sprickbildning vid kryogena temperaturer.
Och se upp för de vågorna! De europeiska forskarna John Zarnecki och Nadeem Ghafoor har beräknat hur metanvågor på Titan kan vara: sju gånger högre än typiska jordvågor (främst på grund av Titans låga tyngdkraft) och tre gånger långsammare, "ger surfare en vild resa", säger Ghafoor.
Sist men inte minst är flytande metan brandfarligt. Titan tar inte eld eftersom atmosfären innehåller så lite syre - en viktig ingrediens för förbränning. Om upptäcktsresenärer besöker Titan en dag måste de vara försiktiga med sina syretankar och motstå lusten att dölja bränder med ”vatten”.
Infraröda regnbågar, höga vågor, hav som vinkar till sjömän. Huygens såg ingen av dessa saker innan den föll ner i leran. Finns de verkligen?
"... det finns ingen anledning till att de andra planeterna ska vara utan dem."
Originalkälla: [e-postskyddad]
