Titani pinnal on süsivesinike mered. Nende ümber olevad rannad koosnevad elektrifitseeritud naftaleenliivast. Ja nende all on vedela veega ookeanid, milles võib eksisteerida elu. Selle Saturni kuu gravitatsioon on meie omast seitse korda nõrgem, kuid atmosfäär on sarnane Maa omaga ja on mingil põhjusel neli korda tihedam. Kuidas saab kõiki neid veidrusi ühendada ühes taevases kehas? Kas sellel on elu? Ja miks on seda nii keeruline uurida?
Titan on Päikesesüsteemi suuruselt teine kuu. See on 40 protsenti suurem ja 80 protsenti raskem kui Maa Kuu. Maa lähedal on see kääbus - läbimõõduga 2,5 korda väiksem ja kolm korda väiksema tiheduse tõttu 44 korda kergem. Saturni suurim kuu saab sada korda vähem päikesevalgust. Seetõttu on see alati –180 kraadi ja ultraviolettvalgus on nii nõrk, et tiheda atmosfääri katte all saab kohalikke meresid moodustavaid süsivesinikke säilitada. Kuid vaatamata äärmiselt külmale ja "tuleohtlikule reservuaarile" võib Titan kummalisel kombel siiski olla maise tüübi elupaik. Kuid seda on äärmiselt raske kindlalt välja selgitada - see korpus on väga ebatavaline.
Kes jõi merd?
Peale Maa ja Titani pole meie süsteemis ühtegi pinnaveega keha. Ja esmapilgul on Titanil olevad inimesed palju väiksemad kui Maal. Isegi Krakeni meri on pisut väiksem kui Prantsusmaa, ehkki suurem kui Kaspia meri. Saturni satelliit on aga Maast kuus korda väiksem. Seetõttu on see tema jaoks palju. Muide, nendes meredes on 300 korda rohkem süsivesinikke kui kõigil meie planeedi tõestatud põldudel!
Titani süsivesinikud on mõistatus. Planeediteadlaste arvutuste kohaselt peaks neid olema palju rohkem. Fakt on see, et 2005. aastal külastas Titanit juba Huygensi maalapp. Tema sõnul sisaldab Saturni kuu atmosfääri metaan kuni mitu protsenti. Ultraviolettvalgusega suheldes peaks see moodustama etaani. Ja see omakorda, madala temperatuuri tõttu, peab muutuma vedelaks ja kukkuma välja sademete kujul. Veelgi enam, vedel etaan võib külma tõttu atmosfääri tagasi auruda mitte rohkem kui sentimeetri aastas, kuid see võib vihma kujul palju rohkem välja kukkuda. Kõik arvutused näitavad, et Titanit peaks katma sadade meetrite sügavune "globaalne" etaanookean. Tegelikult on aga mered ja järved ainult põhjapoolkeral ja isegi seal on neid vähem kui maismaal.
Seda on väga raske seletada. Ühe üsna julge hüpoteesi kohaselt pole Titanil pidevat ookeani, kuna süsivesinikud on satelliidi pinna ülemisi kihte tunginud. Nad on moodustanud midagi meie planeedi maa-aluse põhjaveekihi taolist ja pinnal on ainult see, mis allpool ei sobi. Siis ei ole selle taevakeha süsivesinikke 300 korda rohkem kui maiseid, vaid palju rohkem.
Reklaamvideo:
See hüpotees selgitas suurepäraselt mitmeid muid probleeme. Näiteks satelliidil on väga vähe kraatriradu. Jah, kohalik, peamiselt lämmastiku (nagu Maal) atmosfäär on neli korda tihedam kui meie oma ja selle suhteliselt tihedad kihid ulatuvad tuhande kilomeetri kõrgusele mõeldamatule. Enamik meteoriite peaks selles enne satelliidi pinnale jõudmist ära põlema. Kuid see ei seleta kraatrite täielikku puudumist - tõeliselt suur asteroid ja selline atmosfäär ei peatu. Hoopis teine asi on see, kas Titan on kaetud soodega, mis ainult ülalt paistavad olevat kindlad. Sellises soos olev kraater kiirelt lohiseb, jättes endast maha vaid väikese pinnajärve.
Parim tõe kriteerium on praktika. 2005. aastal jõudis "Huygens" pärast kahe ja poole tunnist laskumist läbi tohutu kõrguse atmosfääri siiski pinnale - ja sukeldus sinna 15 sentimeetri tugede abil. Samal ajal registreerisid sõidukis olevad gaasianalüsaatorid metaani kontsentratsiooni tõusu. Ilmselt paistis ta maast silma. Nagu me eespool märkisime, on Titanil gravitatsioon seitse korda nõrgem kui meie oma, ja selline tugede vajumine tähendab, et sellel olevat pinda saab vaevalt nimetada tahkeks. Pigem näeb see välja nagu lumi. Kui midagi maandub soisele pinnasele Maal, kukuvad ka selle tugi läbi ja metaaniheide on täiesti võimalik.
Näib, et Titani süsivesinike mered "jõid" kohalikke süsivesinike sood ja etaani kandvaid kihte. Olgu, aga mis nende all peitub?
Varjatud koepallides
Satelliidi suurim probleem ja mõistatus on selle sisemine meik. Sellised kehad peavad sisaldama palju vett jääd. See voldib Europa, Ganymede'i ja paljude teiste Päikesesüsteemi suurte satelliitide pinna. Kui Maa oleks Päikesest sama kaugel kui nad on, oleks tema koore põhiosa kaetud ka paksu vesijääkihiga. Hiiglaslike planeetide satelliitidel pole see nii päikseline, mistõttu on vett rohkem kui Maa "norm" ja vähem tahkeid kive. Need koosnevad peamiselt kivisest tuumast. Kui vesijääd on palju, siis on veeookeani ilmumist keeruline vältida. Mõnel sügavusel saab tuumas raskete elementide radioaktiivsest lagunemisest piisavalt soojust ja moodustub soolane ja potentsiaalselt orgaaniliselt rikas ookean - näiteks Enceladusel.
Titan on Enceladuse läbimõõdust kümme korda suurem ja sealsed ookeanid võiksid olla palju suuremad. Titanilt veejää leidmine ja selle tuvastamine polnud aga nii lihtne. Pinnal on palju süsivesinikke - need ei moodusta mitte ainult meresid, vaid ka naftaleenist koosnevaid luiteid. Sellised "naftaleenimäed" katavad olulise osa satelliidist ja ulatuvad sadade meetriteni. Nende laius ulatub kilomeetrini ja pikkus - kuni paljude kilomeetriteni. Huygensi maandumispiirkonnas meenutas pind nõrgalt tavalist läikivat vesijäät. See osutus oodatust palju tumedamaks: ilmselt on teatud tüüpi süsivesinike jää segatud vesijääga.
Hiljutised tööd on näidanud, et Titanil asuvad naftaleenigraanulid on üksteisega palju kleepuvamad kui Maal võimalikud. Kui tuul perioodiliselt raputab, siis need elektrifitseeruvad ja kleepuvad kobaratesse, mis annab luidetele olulise stabiilsuse. Nii et jääpind on maskeeritud usaldusväärselt luidete ja soo, mis on küllastunud etaani / propaaniga, alla. Tundub, et mõned erodeeritud vesijää alad on olemas, kuid seni on neid uuritud ainult eemalt.
Tank oli soos kinni
Kuidas soostunud naftaleenimaailma uurida, pole veel päris selge. Keegi ei saatnud sinna ühtegi "titaanlikku roverit" ega saada seda lähiajal. Titan asub Maast 1,3 miljardi kilomeetri kaugusel ja NASA-l pole endiselt piisavalt raha, et lennata Kuule 400 000 kilomeetri kaugusel. Ja muud kosmoseagentuurid ei saa sinna korralikku rändurit saata.
Lisaks on sellise keeruka pinna jaoks väga keeruline luua "Kuu roverit". Kui see on soine, siis rattad ei sobi ja röövikud võivad räpase mullaga ummistuda. Ideaalne variant on droon kuumaõhupallis ja väike laskumissõiduk, mis võib-olla hõljub. Ta võis liikuda madalates süsivesinike meredes, riskimata sellega, et võiksid end hukka saada.
Kõige huvitavam oleks aga pinnale puurida ja selle detailne koostis teada saada. Paraku on ka kõval pinnal roveritel puurimine halb. Spetsiaalne statsionaarne seade, tüüpi "Luna-24", võib minna sügavamale ja kahe meetrini. Kuid sellise külvikuga rover on tõenäoliselt raske ja keeruline, suurendades kogu missiooni kulusid.
Veel parem oleks inimesi sinna viia. Õnneks saavad nad tiheda atmosfääri korral palju vähem ioniseerivat kiirgust kui Moskva elanik ning õhkutõusmine ja maandumine kehast, kus raskusjõud on väiksem kui Kuu, ei vaja palju kütust. Kahjuks on edasi-tagasi lennata vähemalt 2,6 miljardit kilomeetrit - kümneid kordi kaugemal kui Marsile. Seda saab teha ainult väga suurtel laevadel, kuhu saab panna kiirguskaitse (selline on plaan teha Elon Musk). Või tuumarajatisega kosmosepuksiiris (Roscosmos soovib seda luua), kus kiirus teel on nii suur, et kaitset pole üldse vaja. Siiani on mõlemad projektid teostamisest äärmiselt kaugel ja lend Titanile on astronautidele ohtlik.
Veealused ookeanid
Kuid ikkagi on midagi õppida, vaatamata soisele pinnale ja pikale teekonnale. Nii on Titani atmosfääris metaan ja peamiselt pinnal - kõrgusel laguneb see ultraviolettvalguse toimel. Kuid kui metaan laguneb päikesekiirte poolt, peaks see miljardite aastate pärast olema juba ammu möödas. See tähendab, et seda toidab mingi allikas, tõenäoliselt maa-alune.
Titanil on kuni 3,3 kilomeetri kõrguseid mägesid. Seal asub ka krüovolkaan Pater Sotra, millel on muljetavaldav kraater ja tahkunud tahke aine voog, mis näeb välja nagu maapealse Etna laava. Kõik see näitab, et Saturni kuusel on küll nõrk, kuid krüovolkanism - pursked, milles vedel vesi mängib laava rolli. Ja veega võib see metaani üles viia.
Kui sellised pursked esinevad, on Titani pinna all palju vedelat vett. Arvutuste kohaselt võib ülemise 30 kilomeetri pikkuse vesijää all globaalse subglatsiaalse ookeani sügavus ulatuda 200 kilomeetrini. Titani atmosfääris on nii palju lämmastikku, et teadlased arvavad, et selle toiteallikaks on ammoniaagirikas ookean. Veega segades võib ammoniaak töötada antifriisina, lubades sellel jääda vedelaks mitmekümne kraadi allpool nulli.
Kuigi ammoniaak on suurtes annustes maapealsele elule tavaliselt mürgine, ei tähenda see, et kohalik ookean oleks tõepoolest asustamata. Nagu me eespool märkisime, siseneb metaan atmosfääri pidevalt kuskilt altpoolt. Ükski metaan ei saaks tõusta üle ookeani 200 või isegi 60 kilomeetri sügavuselt, sest sel juhul on selle põhjas olev rõhk liiga kõrge. Sealne metaan muutuks kohe gaasihüdraatideks nagu need, mida leidub Maa ookeanide põhjas. Sellised ühendid on suhteliselt stabiilsed. Neist metaan ei saa olla atmosfääri allikas. Üsna tõenäoline kandidaat selliseks allikaks on elu.
Kas õhkkond on jäätmetest?
Maakeral leidub üherakulisi arhaea-metanogeene (mitte segi ajada bakteritega), mis elavad vesiniku ja süsiniku all. Vesinik on peaaegu vältimatu kõikjal, kus esinevad silikaadid (Titani kivine südamik) ja vesi (jää-jää ookean). Kui nad interakteeruvad, toimub serpentiniseerumine ja vesinik eraldub. Nagu arvata võis, on metanogeenide raiskamine metaan. See gaas võib nii krüotuse ajal kui ka lihtsalt pragude kaudu kiiresti tõusta.
Lisaks sellele on isegi meie planeedil kaks bakterirühma, mis koostoitudes toituvad Titani subglatsiaalse ookeani ammoniaagiga, muutes lämmastiku. Neist esimene on aeroobne oksüdeeriv ammoniaak. Sel juhul annavad kaks ammoniaagi ja kolme hapniku molekuli kaks lämmastikoksiidi, vesiniku ja vee molekuli.
Teine rühm on anaeroobsed bakterid nagu Anammoxoglobus. Isegi professionaalsed bioloogid, keda lämmastikutsükkel ei huvita, ei tea neist sageli. Nad tarbivad eelmises reaktsioonis tavaliselt mürgist ammoniaaki ja lämmastikdioksiidi. Pärast peadpööritavaid vahereaktsioone, kus moodustub isegi ülioksiline hüdrasiin (raketikütus), eraldavad need eksootilised bakterid jäätmetena puhast lämmastikku ja vett.
Seda oli juba eespool öeldud: lämmastik on Titani atmosfääris meeletult suur ja metaani, kuigi seda lõhestab pidevalt ultraviolettvalgus, pole nii vähe. Sellel teadaolevate faktide põhjal loogilisi seletusi praktiliselt pole. Titani gravitatsioon on kuust nõrgem. Kuu pärines samast materjalist kui maa. Kuid sellel pole pikka aega olnud märgatavat lämmastiku atmosfääri - nõrga gravitatsiooni tõttu lendas see peaaegu kohe kosmosesse. Päikesesüsteemis pole ühtegi teist märgatava atmosfääriga satelliiti. Titan on suurepärases isolatsioonis ja on ebatõenäoline, et see just nii on. Midagi peab olema selle lämmastiku ja metaani allikas ning võib-olla on selle rolli ainus püsiv kandidaat elu.
Kui 200-kilomeetrises ookeanis on midagi elusat, peaks märkimisväärne osa sellest asuma veehoidla ülemise piiri lähedal: sellist halastamatu survet pole. See tähendab, et metaan on "tehtud" ülemisel 30 kilomeetril. Sealne rõhk on endiselt mõõdukas, nii et see ei moodusta hüdraate, vaid voolab pragude kaudu ülespoole, täiendades atmosfääri. Ammoniaaki tarbivate bakterite lämmastik võib samal viisil tõusta.
Samuti on selge, miks satelliidi gaasiümbrises on rohkem lämmastikku kui metaan. Ammoniaak peaks esialgu olema Titani soole omane. See on tavaliselt tüüpiline põhilistele ühenditele, millest Päikesesüsteemi kehad tekkisid. Seal peaks olema palju vähem süsinikku ja ilma selleta on metanogeenide jaoks raskem. Nende jäätmete (st metaani) ühe molekuli jaoks on vaja ühte süsinikuaatomit.
Ammoniaaki söövad bakterid vajavad palju vähem süsinikku. Seetõttu peaksid nad andma suurema osa Saturni suurima kuu hüpoteetilisest biomassist. Arvutused näitavad, et isegi kolm korda väiksema bioproduktiivsusega kui Maa ookeanides võiksid nad toota piisavalt lämmastikku, et tagada selle gaasi kontsentratsioon kohalikus atmosfääris.
Ainulaadne maailm
Niisiis näeb Titan, hoolimata pinnal olevast miinus 180-st, tõesti välja kui koht, kus elu on võimalik. Kuigi need pole kuigi tavalised tingimused, võivad teoreetiliselt eksisteerida isegi Maalt pärit bakterid. Jääb küsimus: mis on selle ainulaadsuse põhjus? Miks see erineb ülejäänud süsteemi kuudest nii palju?
Võib-olla pole sellele küsimusele veel vastust. Sageli öeldakse, et Titan omandas lämmastikuatmosfääri tänu sellele, et see oli kunagi kaetud ammoniaagiga ja see lagunes päikese ultraviolettkiirguse toimel vesinikuks ja lämmastikuks. Kerge vesinik "lendas minema", raske lämmastik varvas. Seletus on nii-öelda: ammoniaak "kogunemisjärgus" oli kõigil süsteemi kehadel, kuid mingil põhjusel pole lämmastiku atmosfääri kellelgi teisel, ainult Titanil ja Maal.
Ja see on isegi mõistetav, miks. Niipea kui lämmastik moodustab piisavalt tiheda koore, väheneb pinnale sattuva ultraviolettkiirguse hulk järsult. Ammoniaagi lagundamiseks pole midagi muud. Kui nüüd oleks Titanil pluss 26 ja hingamiseks vajalikke gaase, oleks seal võimalik lõputult päevitada. Kuid päevitust ei saa saavutada: atmosfäär on ultraviolettkiirguse suhtes praktiliselt läbipaistmatu.
Kui kõige tihedama teada oleva lämmastiku atmosfääri ja seda täiendava metaani olemasolu seletatakse eluga, siis pole ka siin kõik lihtne. Jupiteril on veelgi suurem kuu, Ganymede. Sellel on ka jääalune ookean, kuigi selle kohal olev kest on paksem. Samuti soovitab see ammoniaagi jälgi, mis võiksid elada. Samuti on kohal kivine tuum ja sügav subglacial ookean Ganymede piirkonnas. Vesi ja silikaadid peaksid ka siin andma vesinikku. Kuid ühtegi mainimist väärivat atmosfääri - ei lämmastikku ega metaani - pole olemas. Miks seal midagi pole, aga Titanil on? Noh, kuigi see Saturni kuu säilitab õigustatult meie süsteemi kõige salapärasema keha tiitli.
Aleksander Berezin
