Titán (lúa)

Para outras páxinas con títulos homónimos véxase: Titán.

Titán é a maior lúa de Saturno e a segunda maior de todo o Sistema Solar, despois de Ganímedes, tendo case unha vez e media o tamaño da nosa Lúa. É maior que un dos planetas principais, Mercurio, e que o planeta anano Plutón, e se orbitase ao redor do Sol sería un planeta por dereito propio.

Titán.

Esta é a única lúa no Sistema Solar que ten unha atmosfera densa, sendo mesmo máis densa que a da Terra. Pénsase que posúe lagos de hidrocarburos e volcáns xeados, e que o metano se comporta case coma a auga na Terra, evaporando e chovendo nun ciclo interminable. Titán é un mundo que se mantivo oculto ata moi recentemente, cuberto por unha densa brétema alaranxada.

En xaneiro de 2005, lanzouse a sonda Huygens que pasou por entre a brétema e tirou as primeiras fotografías da superficie de Titán; mais por mor do neboeiro, e mesmo coas fotografías, ficou moito por saber. Esta sonda levou consigo un millón de mensaxes de persoas de todo o mundo. As mensaxes foron enviadas por Internet, gravadas nun CD-ROM e lanzadas na sonda en 1997, e poderán permanecer no solo titánico durante millóns de anos e seren descubertas por turistas espaciais do futuro, pois Huygens descendeu á lúa, sendo o descenso máis lonxe da Terra ata a data, a 1200 millóns de km no momento no que se realizou.

Comparación de tamaño entre Titán e a Terra.

Mitoloxía

Artigo principal: Titán (mitoloxía).

Titán (do grego Τιτάνας) cando foi descuberto polo astrónomo Christiaan Huygens foi simplemente chamado Saturni Luna (latín por "Lúa de Saturno"). En 1847 foi cando John Herschel (fillo de William Herschel, o descubridor doutras dúas lúas en Saturno) suxiriu darlle á lúa o nome propio de "Titán", facendo o mesmo para as outras lúas que foran descubertas en Saturno. Todas tomaron nomes de titáns relacionados con Saturno.

Na mitoloxía grega os titáns eran seres anteriores aos deuses do Olimpo, tiñan unha estatura xigantesca e forza descomunal e foran aliados de Saturno (Cronos) na guerra contra Xúpiter (Zeus) e mailos deuses do Olimpo, entre eles Plutón (Hades), Neptuno (Poseidón), xigantes, ciclopes e hecatonquiros, polo dominio do universo. Os titáns, liderados por Saturno, acabaron sendo derrotados despois de dez anos de guerra e foron confinados no Tártaro.

Historia da observación e exploración

Unha das primeiras imaxes quitadas de preto do colosal planeta Saturno, pola Pioneer 11. Titán é o punto alaranxado por riba de Saturno, a Terra tería un pouco máis do dobre do tamaño que presenta Titán na imaxe.

O 25 de marzo de 1655 o astrónomo holandés Christiaan Huygens decidiu apuntar un dos seus novos telescopios cara a Saturno, coa intención de estudar os seus aneis. Os telescopios eran de calidade superior ao usado por Galileo na descuberta das grandes lúas de Xúpiter, as chamadas Lúas de Galileo. Huygens abraiou cando viu que para alén dos aneis, Saturno tiña unha gran lúa.

Titán móstrase nos ceos da Terra cunha magnitude entre +7,9 e +8,7, cun disco de 0,8'' de diámetro e pode ser observado con pequenos telescopios (de diámetros maiores que 5 cm) ou binóculos potentes.

En 1908 Josep Comas i Solà observou a existencia de atmosfera neste satélite de Saturno, publicando o achado na prestixiosa revista Astronomische Nachrichten en 1908 (179 (4290), p. 289-290). O efecto de escurecemento de Titán, e polo tanto a existencia dunha atmosfera no maior satélite de Saturno, non volveu ser confirmado ata 1944 por Gerard Kuiper, quen o corroborou por medio dun espectroscopio, detectando metano no espectro de Titán, e evidenciando que tiña atmosfera. Consecuentemente, esta lúa espertou especial interese entre os astrónomos, e unha serie de observacións por radares, telescopios e modelos de laboratorio amosaron diferentes hipóteses do que sería Titán.

Na pasaxe por Saturno, a Pioneer 11 confirmou a existencia dunha atmosfera bastante densa en 1979. A Pioneer 11 inaugurou así os estudos feitos por sondas interestelares. O 12 de novembro do ano seguinte chegou a sonda Voyager 1 que pasou a 7000 quilómetros de Titán, para a ollar máis preto. A combinación dos datos obtidos pola Voyager 1 revelou que Titán tería unha atmosfera semellante á da Terra primitiva, rica en xofre, argon, metano e hidróxeno, cunha presión de 1,5 bar, o que implicaba que había dez veces máis gas na superficie de Titán que na Terra, mesmo cunha gravidade moito máis fraca (14% a da Terra). En 1981 chegou a Titán a Voyager 2, mais fixo soamente unha visita de lonxe; xa que as imaxes da Voyager 1 non mostraran características da superficie, optouse por que a sonda proseguise viaxe cara a Urano e Neptuno.

Capa máis externa da atmosfera titánica.

Porén, todas as imaxes obtidas mostraron un mundo envolvido en néboa, o que tornaba a superficie invisible. Carl Sagan demostrou que Titán podería ter moléculas orgánicas, incluíndo constituíntes de proteínas (coma os aminoácidos). Así, foi creada a misión da sonda Cassini-Huygens (da NASA e a ESA), unha sonda creada especificamente para estudar Titán e o resto do sistema saturniano. A sonda chegou a Saturno o 1 de xullo de 2004, e comezou por cartografar a superficie por radar; A Cassini sobrevoou Titán o 26 de outubro do mesmo ano e tirou imaxes de alta resolución, a apenas 1200 km do planeta, discernindo anacos de claridade e escuridade que non serían visibles para o ollo humano. O módulo de Exploración Huygens (da ESA), que se destinara enteiramente ao estudo da atmosfera e a superficie de Titán, descendeu por entre a néboa e pousou na superficie o 14 de xaneiro de 2005 e as imaxes mostraron unha superficie alieníxena e adversa, moldeada por fluídos líquidos, mais a presenza de líquidos non foi confirmada nas imaxes .

Xeoloxía planetaria

Titán é maior que Plutón e que Mercurio, malia ser menos masivo que este. Ata hai pouco pensábase que era a maior lúa do Sistema Solar, mais en observacións posteriores descubriuse que a súa densa e opaca atmosfera reflicte unha gran cantidade de luz, a cal se estendende moitos quilómetros sobre a superficie e aumenta o seu diámetro aparente.

Titán ten varias semellanzas con outras grandes lúas de Xúpiter (Ganímedes e Calisto) e de Neptuno (Tritón) e é metade xeo (de auga) e metade materia rochosa. Probablemente, posúe varias camadas cun núcleo rochoso de 3400 km rodeado por varias camadas de diferentes formas de cristais de xeo, mais o interior do planeta pode estar aínda quente. A pesar de ser semellante en composición con Rea e co resto das lúas de Saturno, é máis denso debido á compresión gravitacional.

No 2019 completouse o primeiro mapa global da xeoloxía do satélite, baseado nos máis de 120 pases de Cassini sobre Titán entre 2004 e 2017.

Topografía xeral

A superficie de Titán mostra grandes rexións claras e terreo escuro, incluíndo unha extensa e reflectora área ecuatorial, do tamaño aproximado da Australia. Esta área chámase Xanadu e foi identificada a partir de imaxes en infravermello do Telescopio Espacial Hubble e da sonda Cassini. Existen en Titán outras áreas semellantes a Xanadu e especulárase con que fosen mares de metano ou etano, mais as observacións da Cassini parecen indicar que non é así. A Cassini tirou fotografías de alta resolución de todas estas áreas e atopou marcas lineares enigmáticas, que algúns científicos suxiren que indican actividade tectónica. Outras das descubertas da sonda refiren rexións con material claro cortadas por aliñamentos escuros dentro do terreo escuro.

Para mellor entender as características da superficie de Titán a sonda Cassini usou radares altimétricos e de abertura sintética (SAR, Synthetic-aperture radar) para cartografar zonas da súa superficie. As primeiras imaxes revelaron unha xeoloxía diversa e complexa con áreas escarpadas e outras planas. Existen características que parecen ser de orixe volcánica, liberándose auga mesturada con amoníaco na superficie. Aparecen zonas raiadas que semellan ser causadas por partículas levadas polo vento. Os poucos cráteres de impacto que ten o planeta parece que foron enchidos con choiva de hidrocarburos. A área xa cartografada parece ser levemente chá con ningunha variación de altura maior a 50 metros; así a todo, o radar altimétrico apenas cubriu parte da rexión polar norte.

Nas imaxes tiradas pola sonda Huygens despois de pousar na superficie existen evidencias de erosión na base das rochas, indicando posible actividade fluvial. A superficie é máis escura do que se prevía, consistindo nunha mestura de xeo de auga e hidrocarburos. Crese que o "chan" visible nas imaxes xerouse pola precipitación do neboeiro de hidrocarburos.

Lagos de metano

Hai moito que se considera a existencia de lagos e mares de metano e etano en Titán, hidrocarburos que completan un 'ciclo hidrolóxico' no satélite. Dita presenza foi controvertida ata a elaboración dos datos de Cassini.

Cando a sonda Cassini chegou ao sistema saturniano esperábase que os lagos ou océanos de hidrocarburos puidesen ser detectados pola luz do sol reflectida da superficie, o que non aconteceu ata o de hoxe. As medicións de radar posteriores dende a Terra suxiren que non existe ningún océano de etano en Titán, mais pode ser que aínda existan pequenos lagos.

Os achados da Huygens o 14 de xaneiro de 2005 non mostran área ningunha con líquidos, a pesar de haber unha indicación moi forte de que os houbo no pasado recente. As imaxes da Huygens amosan pequenos montes atravesados por canles escuras de drenaxe. As canles diríxense cara a unha rexión larga, plana e escura. Pensábase inicialmente que a rexión escura fose un lago de fluídos. Aínda non se coñece con claridade se a Huygens se pousou na rexión escura e sólida.

Non se atopou proba ningunha da existencia de líquidos na zona onde se pousou a Huygens. A superficie foi inmediatamente estudada cando a sonda caeu e verificouse que o solo era semellante a area solta ou arxila mollada; isto é, unha codia dura que cobre un material pegañento. Con todo, as análises dos datos que se fixeron suxiren que estes se obtiveron porque a sonda ao caer descolou un seixo grande, e que o terreo sería mellor descrito como unha forma de area feita por grans de xeo. As imaxes tiradas despois de pousar amosan un terreo chan cuberto por seixos. Estes seixos, que poden ser constituídos por xeo de auga, son algo redondos, o que indica a acción de fluídos neles.

Unha intrigante marca escura que pode ser un lago actual ou antigo de hidrocarburos líquidos.

Hipoteticamente, pode que Huygens se pousase en Titán durante unha estación seca, e que os períodos de choiva de metano no pasado recente puidesen formar lagos que despois se evaporaran. O tempo deses intervalos de períodos de choiva é descoñecido, e os científicos lembran que a Huygens pousou soamente nun pequeno lugar nunha lúa do tamaño dun planeta, o que é insuficiente para avaliar todo o globo.

Posteriormente os científicos da Cassini anunciaron a descuberta de algo escuro e enigmático no polo sur de Titán, que consideran que é un pequeno lago creado pola precipitación das nubes que se conxugan na rexión. Mais a área, semellante a unha costa no seu perímetro, e maila presenza frecuente de nubes de tempestade, fan deste lugar o mellor candidato coñecido a ser un lago en Titán. Porén, esta identificación segue sendo incerta, xa que pode ser unha vasta depresión enchida de hidrocarburos sólidos e escuros que caeran da atmosfera. A área semellante a unha costa pode ser o resultado dun proceso non ligado á choiva, senón unha caldeira volcánica ou un foxo.

Volcáns xeados

Titán observado pola sonda Cassini o 26 de outubro de 2004.

Durante a aproximación a Titán pola Cassini, o 26 de outubro de 2004, observouse unha superficie global lisa con poucos cráteres de impacto. Isto suxire que a lúa ten unha superficie que se renova constantemente. As imaxes da Cassini revelaron unha vasta área escura chamada Ganesa Macula que é unha estrutura de 180 km que se asemella ás zonas volcánicas observadas en Venus pola sonda Magellan.

Estes volcáns funcionan a baixas temperaturas, polo que se denominan criovolcáns. Obtivéronse imaxes que suxiren a existencia de criovolcáns activos. A detección de Argon 40 na atmosfera indica que os volcáns cospen plumas de "lava" compostas de auga e amoníaco. A evidencia de actividade volcánica da última misión da Cassini suxire que as temperaturas son probablemente máis altas nos viveiros de criovolcáns.

Dado que a existencia de lagos en Titán permanece por confirmar, algúns científicos consideran que as características escuras na lúa son causadas máis por criovulcanismo que por fluídos na superficie.

Atmosfera e clima

Animación dun intervalo de dúas horas que mostra nubes no polo sur de Titán

Titán é a única lúa do Sistema Solar cunha atmosfera completamente desenvolvida que consiste en algo máis que vestixios de gases. A presenza dunha atmosfera foi primeiro vista por Gerard Kuiper en 1944. Dende entón as observacións das sondas Voyager mostraron que a atmosfera titánica é máis densa que a da Terra, cunha presión na superficie dunha vez e media a do noso planeta e soporta unha capa de nubes opacas que ocultan aspectos da súa superficie.

A atmosfera está composta por 95% de nitróxeno, (a atmosfera máis densa e rica en nitróxeno do Sistema Solar, a par da Terra), con vestixios significativos de varios hidrocarburos (incluíndo metano, etano, diacetileno, metilacetinelo, cianoacetileno, acetileno, propano, alén de dióxido de carbono, monóxido de carbono, cianóxeno, hidrocianido e helio.) Titán non ten un campo magnético e, por veces, orbita á volta da magnetosfera de Saturno, expóndoa directamente ao vento solar. Isto pode ionizar e levar algunhas moléculas do cumio da atmosfera.

A alta densidade da atmosfera débese esencialmente á baixa temperatura, xa que as colisións entre as moléculas dos gases non son suficientes para as acelerar ata á velocidade de escape. E, a calor xerada dentro do planeta pode vomitar material cara a atmosfera a través dos criovolcáns, tornando así a atmosfera máis espesa.

A néboa

Pénsase que os hidrocarburos se forman na atmosfera superior de Titán e en reaccións que resultan da desintegración do metano pola luz ultravioleta do Sol, producindo unha grosa capa de brétema alaranxada. Esta brétema impediu que as primeiras sondas que observaron Titán puidesen ver a súa superficie, estimulando a curiosidade dos científicos.

Nubes variadas dispersas destacan sobre unha néboa que case cobre de forma completa a atmosfera de Titán. Estas nubes están constituídas probablemente por metano, etano e outros compostos orgánicos simples. Outros compostos químicos máis complexos e en pequena cantidade producen a cor alaranxada que é visible dende o espazo.

A moi espesa atmosfera bloquea a luz do sol, que demora oito días terrestres a atravesar o ceo de Titán. A sonda Huygens non conseguiu detectar a posición do sol durante a súa exploración, e a pesar de ser capaz de tirar imaxes da superficie, os científicos din que o proceso foi coma fotografar asfalto con poeira. Logo, é improbable que Saturno sexa visible dende a superficie de Titán.

A Cassini tamén detectou nubes altas no polo Sur de Titán, mais que non aparentan ser de metano, como sería esperado. A descuberta sorprendeu aos científicos, e estanse a facer estudos para determinar a composición das nubes e decidir se a atmosfera de Titán precisa de ser reavaliada. A Cassini indicou que Titán, tal coma Venus, é un "súper rodador", ou sexa, a atmosfera roda á volta do planeta máis rápido que a superficie.

O ciclo do metano

O metano, ás temperaturas comúns de Titán, atópase no estado gasoso, mais a atmosfera de Titán destrúe gradualmente o metano que vai para a atmosfera superior nun proceso coñecido coma o «ciclo do metano». Así a todo, os compostos máis complexos de carbono, formados a partir de metano son líquidos a esas temperaturas. Estes compostos caen baixo a forma de choiva e forman lagos de varios metros de profundidade, talvez cubertos por bloques de xeo de amoníaco. Os lagos aparentemente evapóranse, mais ningún proceso químico ou físico nas condicións de Titán permite a retransformación destes compostos outra vez en metano. A meirande parte do metano debe ter orixe na superficie ou a través de criovolcáns que alimentan novamente a atmosfera e que, despois de condensarse, volta caer en forma de choiva de metano, completando o ciclo. A Huygens tamén indicou que, periodicamente, chove metano líquido e outros compostos orgánicos na superficie.

Este probable ciclo do metano en Titán aseméllase en parte ao ciclo da auga na Terra. A pesar diso, Titán é un mundo impropio para ser visitado xa que o metano é mortal para o home e a temperatura é extremadamente baixa.

As estacións do ano

Na superficie a temperatura de Titán é de preto de -179 °C. Nesta temperatura o xeo de auga non sublima, creando unha atmosfera sen practicamente ningún vapor de auga.

As temperaturas varían pouco do ecuador aos polos e do día para a noite, onde a temperatura raramente deberá chegar aos -50 °C ao medio día. Tal coma a Terra, Titán ten estacións do ano, e cada unha equivale a sete anos completos da Terra, xa que Saturno demora case que 30 anos a dar unha volta ao Sol. A observación de tempestades na rexión do polo Sur de Titán en xuño de 2005, onde é verán no hemisferio Sur, levou a especular que unha área escura podería ser un reservorio de choivas de metano.

Vida en Titán

Os espectógrafos da Voyager 1 deron a coñecer a existencia de moléculas orgánicas, e en particular de hidrocarburos complexos de metano, que xa se detectaran dende a Terra, mais tamén de acetileno e outros compostos nun mundo que se revelou interesante para os exobiólogos. Foi tamén descuberto ácido cianhídrico (HCN), unhas moléculas un tanto simples compostas por tres átomos, mais que son as bases do ADN, o código con que se "escribe" a vida.

Como existe metano e monóxido de carbono en cantidade suficiente e Titán está suficientemente próximo do Sol, o planeta pode ser afectado pola luz ultravioleta. As radiacións máis fortes do Sol, na atmosfera superior de Titán, levan a que as moléculas de metano (CH₄) formen moléculas máis complexas. Os hidrocarburos máis pesados agloméranse e producen as opacas capas de aerosol alaranxado de 200 km de altura, ata seren demasiado pesados e, así, descenden á superficie. Lentamente e durante a historia desta lúa, unha continua capa orgánica foi cubrindo toda a superficie ata, polo menos, centos de quilómetros. Por mor disto Titán presenta semellanzas coa Terra primordial. Titán ten sido visto coma unha Terra primitiva no conxelador, co embrión da vida conxelado.

A existencia de criovulcanismo en Titán ten importantes implicacións na exobioloxía, xa que expón os orgánicos da superficie á auga líquida. A química acuosa permítelle aos hidrocarburos formar especies prebióticas máis evolucionadas e oxidadas, tal coma aminoácidos. Nun modelo teórico, simulando unha bóveda de 1 km de altura, levaríalle 5 × 103 anos en conxelarse á lava feita enteiramente de auga líquida, e ata 12 × 103 anos en caso de que fose de amoníaco deshidratado, permitindo que a química prebiótica evolucionase ben máis do que fora experimentado en laboratorios na Terra.

Así, Titán tal coma a lúa Europa e o planeta Marte, está no cumio da lista dos obxectos astronómicos onde se poden atopar formas de vida primitiva. De aquí a 50 mil millóns de anos cando o Sol amplíe 50 veces o seu tamaño, Titán recibirá a mesma cantidade de enerxía solar que a Terra recibe hoxe. Hipoteticamente e por un curto período de tempo, o satélite podería tornarse nun mundo oceánico onde a vida prosperase.

Véxase tamén

Ligazóns externas

• ESA Cassini-Huygens (en inglés)
• NASA Cassini-Huygens (en inglés)
• NASA - Titán (en inglés)
• Vistas do Sistema Solar (en portugués)