Bár 2017 szeptemberében véget ért az amerikai űrhivatal, a NASA Cassini-űrszondájának 13 éves küldetése a Szaturunusz körül, a szonda által gyűjtött adatok elemzése tovább folyik. A hét elején a Nature Astronomy folyóiratban megjelent két tanulmányban a kutatók a Cassini utolsó Titánhoz közeli elhaladása során gyűjtött méréseket értékelték ki, mely számos újdonsággal szolgál a Szaturnusz holdjának szénhidrogéntavairól. Kiderült, hogy a tavak meglepően mélyek, és az is, hogy többnyire metánból állnak.

A Titán a Szaturnusz legnagyobb holdja, és az egyetlen égitest a Naprendszerben a Földön kívül, amelynek felszínén stabilan, nagy mennyiségű folyékony halmazállapotú anyag található. Ezek jelenleg többnyire az északi, kisebb részben a déli pólus környékén koncentrálódnak, sekély tengerek és kisebb tavak formájában. 

A Titán hidrológiai ciklusa nagyban hasonlít a földire, azzal a különbséggel, hogy víz helyett metán és etán játszik benne szerepet. Ezek felszínformáló hatása azonban hasonló: folyóvölgyeket, tavakat és tengereket hoznak létre a hold felszínén.

A tavak mélysége a keletkezésükről árulkodik

Az utolsó, 2017. április 22-i radaros mérések fő célja a hold északi pólusánál lévő kisebb tavak mélységének és összetételének meghatározása volt. A Nature Astronomyben közölt első tanulmány ezzel foglalkozik. A kutatók arra jutottak, hogy a tavak, amelyek meglepő módon akár 100 méter mélyek is lehetnek, dombokon és fennsíkokon helyezkednek el. A megfigyelt tavak 2,17 cm-es radarhullámhosszon való „átlátszósága” arra utal, hogy többnyire folyékony metánt tartalmaznak.

A mérések során azonosított legmélyebb tó a Winnipeg Lacus volt, amely egyik pontján 105 méteres (+- 6m) mélységet ér el. A Winnipeg Lacus 69 százalékban metánból, 16 százalékban nitrogénből és 15 százalékban etánból tevődik össze. Ez lényegesen eltér a Cassini által korábban megfigyelt, déli pólusnál található Ontario Lacus tótól, amely közel egy-egy arányban metánból és etánból áll.

„Minden egyes alkalommal, amikor új felfedezéseket teszünk a Titánon, az egyre titokzatosabbá válik. De ezek az új mérések segítenek választ adni néhány kulcskérdésre, és így most már jobban értjük a Titán hidrológiai folyamatait."

- mondta a kaliforniai műegyetemen, a Caltechen a Cassini radaros méréseivel foglalkozó kutató és az egyik tanulmány első szerzője, Marco Mastrogiuseppe.

A Titán furcsaságai közé tartozik az is, hogy az északi félteke nyugati oldalának hidrológiai folyamatai teljesen mások, mint a keleti oldalán lévők. Az előbbin kis, néhányszor tíz kilométer széles tavak találhatók, míg az utóbbin nagy tengerek, kanyonok és szigetek. Az új mérések rávilágítanak, hogy a tavak nagyobb dombok és fennsíkok mélyedéseiben koncentrálódnak, nagyjából 400 méterrel a tengerszint felett. Az északi félteke keleti és nyugati oldalának különbségeiért tehát a domborzati viszonyok lehetnek felelősek.

A nyugati oldal kis méretű, de nagyon mély tavai a geológiájukról és keletkezésükről is információval szolgálnak a szakembereknek. A tavak karsztos folyamatok során formálódhattak, amikor a környező alapkőzetként szolgáló fagyott szerves anyagok a metánesők hatására feloldódtak és beomlottak. Ez továbbá arra enged következtetni, hogy a szénhidrogének felszín alá szivárgása és rezervoárokban való tárolódásuk lényeges folyamat lehet a Titán geokémiai rendszerében.

Földhöz hasonló hidrológiai körforgás, csak szénhidrogénekkel

A Nature Astronomy folyóiratban megjelent második tanulmány a Titán „hidrológiai körforgásának" évszakos változásaira vonatkozó felfedezéseket tartalmaz. A hidrológiai ciklus alatt a Titán esetén azt kell érteni, hogyan esik a légkörből a felszínre a folyékony metán és etán, hogyan párolog el onnan, és hogyan jut a hold belsejébe. A Cassini 2017-es méréseinek a néhány évvel korábbi adatokkal való összehasonlítása három átmeneti tavat tárt fel az északi pólus közelében. Ezek közül kettő esetén, a közel hét év különbséggel végzett radaros és infravörös mérések ideje alatt, teljesen eltűnt a tavak folyadéktartalma. A harmadik ilyen átmeneti tó esetén csak 6 hónap telt el a mérések között, de így is lényeges folyadékmennyiség-változás volt megfigyelhető.

A kutatók szerint a három átmeneti tó által mutatott jelenséget legjobban a felszíni folyadékok mennyiségének évszakos változása magyarázza.

„Az egyik lehetőség az, hogy ezek az átmeneti képződmények csak sekély tavak voltak, amelyek az évszak folyamán részben elpárologtak, részben pedig a felszín alá szivárogtak”

– mondta a második Nature-tanulmány vezető szerzője, Shannon MacKenzie, a Johns Hopkins Applied Physics Lab (JHUAPL) bolygókutatója.

A két tanulmány támogatja azt a hipotézist, hogy szénhidrogénesők táplálják a Titán tavait, amelyek el tudnak párologni, visszajuttatva a molekulákat a légkörbe, vagy éppen a felszín alá, folyékony szénhidrogén-rezervoárokat létrehozva.

Drónnal a Titánra?

A Titan már a Pioneer-11 űrszonda Szaturnusz melletti elhaladásakor felkeltette a kutatók figyelmét vastag, felszínt eltakaró felhőzetével. Részletes tanulmányozására azonban a Cassini-Huygens űrszondapáros 2004-es megérkezéséig és a Huygens 2005-ös sikeres landolásáig kellett várni. A Cassini szonda a hold felhőzetén áthatolni képes radarja segítségével több száz folyékony szénhidrogénnel töltött tavat és három nagyobb tengert térképezett fel a Titánon.

Az égitest ősi Földre emlékeztető viszonyai, vastag légköre, szénhidrogéntengerei és tavai, szénhidrogén-esőzése, vándorló dűnéi, folyóvölgyei, érdekes szerves kémiai folyamatai és felszín alatti globális folyékony vízrétege együttesen a holdat az egyik legizgalmasabb tudományos célponttá teszik a Naprendszerben. Mindezek miatt a Titán vizsgálata prioritásnak számít a bolygókutató közösség számára. Számos koncepció született az elmúlt években egy olyan szondára, amely sok helyen lenne képes a Titán felszínét és annak légkörét vizsgálni. Egy ideig ballonos megoldások tűntek befutónak, de az amerikai űrügynökség hajlandó volt még innovatívabb koncepciókat is komolyan venni.

Így született meg a Dragonfly küldetés tervezete, amelynek során  a 2030-as évek elején egy nukleáris áramforrás (RTG) által működtetett, 8 rotoros, közel autó méretű kettős quadrocopter drón vizsgálná tovább a Titánt. A NASA 2017 végén a CAESAR üstökösminta-visszahozó küldetéssel együtt a Dragonfly-t választotta ki a szondák terveinek további fejlesztésére, a New Frontiers program keretében. 

Idén nyáron derül ki, hogy a NASA melyik küldetés mellett dönt. Ha a Dragonfly nyer, az űrszonda már 2025-ben elindulhat, és 2034-ben megkezdheti munkáját a Titánon, bővítve tudásunkat a Szaturnusz rejtélyes holdjáról.