Elkészült az ősi Földhöz hasonló Titán domborzati térképe

Nagy kiterjedésű tengerek, tavak, folyóvölgyek, dűnékkel tarkított síkságok borítják a felszínét, amelyet folyadékok formálnak. Nem, nem a Földön, hanem a Szaturnusz legnagyobb holdján, a Titánon járunk. A bolygónk és a Titán közti nyilvánvaló különbségek, mint a víz helyett metán alapú folyadékciklus ellenére a hold felszínét hasonló folyamatok hozták létre, mint amelyek a Földön munkálkodnak.

Az amerikai űrhivatal, a NASA Pioneer-11 és Voyager-űrszondái által először vizsgált hold sűrű, szénhidrogéneket tartalmazó légkörével rögtön felkeltette a kutatók figyelmét. Ezek a szondák azonban nem voltak képesek betekinteni a kameráik számára átlátszatlan réteget képző légkör alá. A felszín feltárása az 1997-ben indított Cassini-Huygens űrszondapárosra maradt. Az európai Huygens 2005-ben sikeresen landolt a Titánon, a Cassini pedig közel 13 éves Szaturnusz körüli ténykedése során radarja és más műszerei segítségével szinte az egész hold felszínét feltérképezte.

A Titán főbb felszíni régiót ábrázoló globális térképIllusztráció: NASA/JPL-Caltech/ASU/Fordítás: Tóth András/Qubit.hu

A Cassini vizsgálatai alapján Rosaly Lopes, a NASA JPL kutatóintézetének bolygókutatója és kollégái november közepén a Nature Astronomy folyóiratban publikálták az első globális geomorfológiai térképet a Titánról. Ez alatt azt kell érteni, hogy azonosították a Titán teljes felszínét borító nagyobb domborzattípusok, és feltárták azok egymáshoz való viszonyát. Minderre a Cassini 13 évnyi radaros és infravörös megfigyelései adtak lehetőséget. Bár a teljes felszínről nem álltak rendelkezésre radaros vagy infravörös mérések, a kettő közötti összefüggések alapján ki tudták egészíteni a hiányos részeket.

A Titán fő felszínalkotói a főleg az északi pólusnál elterülő tavak és tengerek, a kráterek, a hegyvidékes területek, a karsztos vidékekre hasonlító „labirintus-felszínek", a síkságok és a dűnés régiók. A felszínformák egyértelmű elkülönülést mutatnak földrajzi szélességük alapján. A szakemberek azt is meg tudták határozni, hogy milyen területek keletkeztek korábban, és melyek számítanak geológiailag fiatalnak. Kiderült, hogy a dűnék és a tavak nem túl régen jöttek létre, míg a hegységek által tarkított területek a legősibbek a Titánon. Eredményeik azt is bemutatják, hogy a Titán felszínét elsősorban üledékképző, szél és folyadékok által hajtott  folyamatok formálják. 

A most közzétett globális térkép azt is nyilvánvalóvá teszi, hogy fontos különbség van a dűnékben gazdag egyenlítői régió, a síkságokkal tarkított közepes szélességek és a karsztos labirintus-felszínek, valamint a tavakban és tengerekben gazdag pólusok között (a Titánon lévő meglepően mély szénhidrogéntavakról itt írtunk). A földrajzi szélességek alapján létrejövő eltérések többnyire klimatikus okokra vezethetők vissza. 

A kutatók összegzésükben kiemelik, hogy a Titán nagy részét szerves anyagokból álló üledék borítja, amelyet folyadékos vagy szél általi felszínformáló folyamatok alakítgatnak. Bár a szénhidrogén-esők minden szélességet érintenek, az egyenlítői régiók többnyire szárazak, és így ott leginkább a szél hatása érvényesül. A sarkok felé haladva azonban egyre nő a légkörben található szénhidrogén-pára mennyisége, a pólusoknál pedig már megjelennek nagy szénhidrogén-tengerek és tavak is.

A radar a lényeg

A Titán felszínét a Földéhez hasonlóan többfajta folyamat formálja: ide tartoznak a becsapódási kráterek, a folyadékok és szél által okozott felszíni erózió, az üledékképződés, a tektonikus hatások és potenciálisan a jégvulkanizmus. Ez utóbbiak olyan, a külső Naprendszerben elterjedt vulkánok, amelyek forró, olvadt kőzetek helyett vizet, ammóniát vagy metánt lövellnek ki, és lehetséges, hogy a Titánon is aktívak.

Illusztráció a Cassini áthaladására a Szaturnusz és gyűrűi között. Forrás: NASA/JPL

A Cassini mérései alapján az is világossá vált, hogy a hold felszínét több tíz centiméter mélységben szerves anyagok – többnyire szénhidrogének – borítják, és a felszínt a fent említett folyamatok formálják, létrehozva a titáni tájképet.

Mivel a hold vastag légköre a kamerák számára lényegében átlátszatlan burkot képez, Lopes és kollégái elsődlegesen a Cassini szintetikus apertúrájú radarjának (SAR) méréseit használták térképükhöz, amely 2,17 centiméteres hullámhosszban térképezte fel a hold felszínét, közel 1 kilométeres felbontást elérve. A felszín 46 százalékát lefedő radaros megfigyelésekből hat alapvető felszínformát definiáltak a tanulmány szerzői: síkságok, dűnés régiók, hegységek, tavak, karszt-szerű labirintus-területek és kráterek. A különböző felszínalkotók meghatározása lehetővé tette azok földrajzi elhelyezkedésének, a rétegek egymással való kapcsolatának, összetételének és relatív keletkezési idejének kiderítését.

A Titán nagy felbontású radaros mérések által le nem fedett 54 százalékának azonosításához innovatív technikát alkalmaztak a kutatók: egyesítették az alacsony felbontású radaros, a rádióhullámok segítségével végzett, valamint az optikai és infravörös megfigyeléseket. Így végül egy 1:20 000 000 méretarányú globális térképet hoztak létre, amely elégséges felbontást jelent ahhoz, hogy meghatározzák a hold nagyobb régióit.

Dűnék, tavak, ősi hegységek

A felszín legnagyobb részét, 65 százalékát, síkságok borítják, leginkább a közepes szélességeken. Közülük a legelterjedtebbek az úgynevezett differenciálatlan síkságok, amelyeken nyoma sincs folyóvölgyeknek vagy más doborzattípusoknak. A kutatók szerint ennek az lehet az oka, hogy a felszín porózus, azaz elnyeli a csapadékot, és nem ad lehetőséget nagyobb folyóvölgy-hálózatok kialakulására. A radaros adatok alapján ugyanakkor a síkságokat szerves anyagok borítják, kialakulásukban pedig a szélnek és az általa szállított anyagoknak lehetett a legnagyobb szerepe.

A Titán egyenlítői régióját nem síkságok, hanem dűnék uralják, amelyek összesen a felszín 17 százalékát foglalják el. Korábbi megfigyelések alapján a dűnék többnyire 1-2 kilométer szélesek és akár több száz kilométer hosszúak lehetnek, magasságuk pedig közel 80-130 méter. A térképezés azt is feltárta, hogy a homokot a szél nyugatról keleti irányban szállítja. A dűnék erős radarelnyelése pedig arra enged következtetni, hogy tetejükön pár centiméteres szerves anyag lerakódás található.

A felszín 14 százalékát hegységek és hegységrendszerek borítják. A radaron világos formákként megjelenő régiók valószínűleg töredezett, érdes anyagokból állnak. A legnagyobb ilyen magaslati terület az egyenlítő környéki Xanadu-régióban található, globálisan nézve a hegységek elszórtak, és általában csak 30 négyzetkilométeres területet fed le egy-egy magasabb terület. A kelet-nyugati irányban álló hegységek a szakemberek szerint tektonikai folyamatok révén jöhettek létre, még a Titán történetének korai szakaszában. A hegységek többnyire néhány kilométer magasak, néhány tíz kilométer hosszúak, és főleg vízjégből épülnek fel. Az egyelőre nem világos, hogy az erősen koncentrált és összetételét tekintve is kissé eltérő egyenlítői Xanadu-régió hogyan és miért azon a ponton jöhetett létre. A kutatók szerint ugyanakkor valószínű, hogy ezek a magaslati régiók összességében a Titán jeges külső kérgének a felszínen kibukkanó maradványai.

A Titán északi pólusánál található szénhidrogén-tengerek, tavak és csatornákFotó: NASA / JPL-Caltech / Agenzia Spaziale Italiana / USGS / CASSINI

Az elterjedtség szempontjából sorban a következő a tavakkal borított terület, amely folyadékkal kitöltött vagy nem kitöltött tengerekből és tavakból áll, és a hold 1,5 százalékát fedi le. A Titán sarki régióiban több mint 650 tó található, amelyek egy részét folyékony szénhidrogének töltik ki. Ezek jelenleg a Titán globális klímaciklusának állása miatt leginkább az északi pólusnál találhatók, a Kraken-, a Ligeia- és a Punga-tengerek régiókban. Míg a tengereknek változó partvonaluk van, a tavak ennél kicsit titokzatosabbak – ezekről itt írtunk részletesen.

A labirintusos területek erősen töredezett és erodált felföldeket tartalmaznak, és a felszín 1,5 százalékát teszik ki, többnyire magasabb szélességi fokokon. Összetételüket tekintve főleg vízjégből állnak, amit szerves anyagok borítanak, a területre pedig folyóvölgyek jellemzőek. Formájuk alapján a kutatók szerint a földi karsztos vidékekre hasonlítanak leginkább, és a földiekhez hasonló karsztos folyamatok hozhatták őket létre.

Kráterek csupán a hold 0,4 százalékát borítják, és csak 23 kráter átmérője nagyobb 20 kilométernél. Ez arra utal, hogy a Titánon a kráterek néhány százmillió évig maradnak csupán meg, míg az aktív geológiai folyamatok eltüntetik maradványaikat. A radaros mérések arra engednek következtetni, hogy a kráterek a felszínből jeges anyagokat vájtak ki, melyek részben vízjégből, részben szerves anyagokból állnak. A kevés kráter azt is magával vonja, hogy a bolygókutatásban a területek korának megállapítására általánosan használt kráterszámlálás a Titánon nem igazán működik.

A különböző régiók korának feltárásához ezért más módszerhez kellett folyamodni. Ez a különböző rétegek egymásra épülésének feltárásában rejlik, amelyből megállapítható, hogy azok egymáshoz képest relatíve mikor keletkeztek. A kutatók ebből meghatározták, hogy a Titán felszínén a hegységek és a hegyvidékek a legrégebbi formák. A síkságok jóval fiatalabbak ezeknél, míg a dűnék, tavak és tengerek jöttek létre hozzánk időben legközelebb.

A felszínformák egyértelmű elkülönülése a kutatók szerint arra utal, hogy többfajta folyamat is formálja a hold felszínét, klimatikus, évszakos és magassági hatások által vezérelve.

Drónt a dűnékhez

A kutatók által összeállított térkép és annak későbbi, kisebb területre fókuszáló verziói fontosak lesznek a NASA rendkívül ambiciózus, 2026-ban induló drónos küldetése, a Dragonfly számára. A Titán egyenlítői dűnés régióját megcélzó leszállóegység több éves munkája során akár több száz kilométert repülhet a holdon, mintákat vesz majd a felszínről, és jól felszerelt fedélzeti laboratóriumában elemzi azokat.

Így repül majd a Titánon a NASA Dragonfly drónja.Illusztráció: NASA/JHUAPL

Mint ahogy arról a küldetéstervezet elfogadása után írtunk, a Dragonfly választ adhat arra a kérdésre is, hogy milyen szintig jutottak a szerves kémiai folyamatok a Titánon, és a szonda műszerei képesek lesznek esetleges életformák kimutatására – bármennyire valószínűtlen is, hogy a drón ilyen hideg környezetben életre bukkanjon. A kutatóknak jól jöhet majd, ha a Dragonfly minél változatosabb terepeket látogat meg, és ebben nagy segítségükre lehet Lopes és kollégáinak munkája. Azt is érdemes tudni, hogy a szonda által megvizsgált területek mennyire reprezentálják a Titán egészét, amihez elengedhetetlenek a mostanihoz hasonló kutatások.

Kapcsolódó cikkek a Qubiten:

A kivándorló magyarok kétharmada azt mondja, hogy sokkal jobb neki külföldön, mint itthon volt

Lehet, hogy 120, de az is lehet, hogy 650 ezer magyar települt külföldre az utóbbi években. Annyi biztos, hogy a fiatalok és a képzettek mennek el, bár 2016 óta csökken a kivándorlás Magyarországon. A kint élők túlnyomó többsége úgy érzi, jól járt, és legtöbbjüket ma már jobban érdeklik a befogadó ország hírei, mint a hazaiak – derült ki két friss kutatásból.