Pohled do hlubin Saturnova měsíce Titanu

Autor: Mgr. Tomáš Petrásek

Původně vyšlo na Vzdalenesvety.cz

Záhadný měsíc Titan šokuje a fascinuje už dlouho. Na jeho povrchu jsme objevili rozmanité krajiny, utvářené vulkány i tektonikou, ale také metanovými dešti a řekami kapalných uhlovodíků. Tak dlouho nás překvapoval svou podobností Zemi a nečekanou aktivitou… a nyní nás překvapil znovu, tentokrát v oipačném smyslu: Nitro Titanu je podle posledních měření chladné a nediferencované, stejně jako nitra těch nejmrtvějších ledových satelitů – Jupiterovy Callisto a pravděpodobně i Saturnovy Rhei.

Přesné sledování pohybů kosmických sond, v tomto případě sondy Cassini, nám umožňuje důkladně prostudovat gravitační pole vzdálených kosmických těles. Máme-li takových dat dostatek, můžeme z nich odvodit i vnitřní strukturu planet a měsíců.

Sonda Galileo obíhající v 90. letech Jupiter nám tak prozradila, že největší měsíc Ganymed je plně diferencován – má oddělený ledový plášť a kamenné nitro, které se dále dělí na kamennou vnější vrstvu a kovové jadérko, čehož je výmluvným svědkem i vlastní magnetické pole tohoto obrovského satelitu. Naopak sousední Callisto je diferencována jen minimálně – povrchová vrstva je sice tvořena víceméně čistým ledem, uvnitř satelitu je však led smíšen s horninami. To je důkazem toho, že nitro se nikdy neohřálo natolik, aby se led roztavil nebo alespoň změkl natolik, aby husté kovy a horniny klesly do středu a naopak lehké ledy vystoupaly k povrchu.

Ačkoli se všeobecně očekávalo, že aktivní Titan se bude podobat spíše živému Ganymedu než mrtvé Callisto, opak se nyní ukázal být pravdou. Ze způsobu, jakým Titan působí na pohyb sondy Cassini nyní vědci odvodili, že v jeho nitru bychom rovněž nalezli směs ledů a skal. Pouze svrchních 500 km je tvořeno víceméně čistými ledy (a našli bychom tu i vrstvu ve skupenství kapalném, jejíž existenci prozradila starší pozorování, že svrchní ledová kůra na tomto oceánu plave a poněkud mění svou polohu vůči nitru měsíce).

Jak je možné, že se nitro tak velkého tělesa nikdy neohřálo natolik, aby led ani nezměkl, ani neroztál? Titan se musel formovat poměrně pomalu a dlouho, okolo jednoho miliónu let, jedině tak mohlo teplo vznikající při spojování menších těles unikat ven.

Otázkou ale je, jak je nediferencované nitro slučitelné s pestrým a geologicky aktivním povrchem. O geologické činnosti svědčí nejen četná pohoří a tektonické zlomy, nalezené na povrchu radarem, ale také stopy kryovulkanické činnosti. Ani přítomnost husté atmosféry s obsahem metanu není prakticky myslitelná bez toho, aby ji čas od času doplnila nějaká sopečná erupce. Při tom sopečná činnost byla odjakživa považována za typickou známku těles s teplým, diferencovaným nitrem… Zkrátka, Titan nás asi ještě dlouho nepřestane překvapovat.

Poznámka:

Nedalo mi to, a tak jsem se podíval přímo „ke zdroji“, tzn. na originální článek v časopise Science (Iess a kol.: Gravity Field, Shape, and Moment of Inertia of Titan). V podstatě existují dvě možná vysvětlení pozorované skutečnosti. Podle prvního výkladu je Titan diferencovaný pouze částečně, jak jsem to popsal výše, ačkoli výrazněji než Callisto. Pokud je hluboké nitro Titanu opravdu tak málo diferencované a studené, znamenalo by to, že veškerá geologická činnost (produkce tepla, vulkanismus, tektonika, uvolňování plynného metanu a argonu…) je záležitostí ledové krusty plovoucí na čpavkovém oceánu, a vnitřní jádro se na ní vůbec nepodílí! Není to až tak šílené, slapové síly mohou deformovat a tím i ohřívat svrchní ledovec, ale rigidní jádro se jim nepoddá a tak nemůže být ohřáto a zůstává studené.

Druhý výklad předpokládá, že Titan je diferencován plně, ale horninová složka má velmi nízkou hustotu, odpovídající hydratovaným silikátům (a možná i amoniovým silikátům).

Obě možnosti jsou překvapivé a poněkud odporují stávajícím teoriím (geologicky aktivní těleso by mělo být plně diferencované, ale horniny v nitru diferencovaného tělesa by měly být žárem z velké části dehydrovány a proto by měly být husté). Podle dalšího zdroje (Castillo-Rogez a Lunine, 2010) je ale hydratované nitro přijatelné a uspokojivé vysvětlení. Že by se tedy nediferencovaný Titan nakonec nekonal??

Zdroj

Cassini Data Show Ice and Rock Mixture Inside Titan, NASA Science News, 11. 3. 2010
Luciano Iess a kol.: Gravity Field, Shape, and Moment of Inertia of Titan. Science 12 March 2010 327: 1367-1369.
Frank Sohl: Revealing Titan’s Interior. Science 12 March 2010: Vol. 327. no. 5971, pp. 1338 – 1339.
J. Castillo-Rogez – J. I. Lunine: TITAN’S CORE STRUCTURE CONSTRAINED BY CASSINI OBSERVATIONS. 41st Lunar and Planetary Science Conference (2010).
Cassini Data Show Ice and Rock Mixture Inside Titan