Vědci NASA našli na Titanu „nemožné“ mraky – zase

cassini prolétá nad titanovým severním pólem zdroj:nasa.gov

Záhadný výskyt ledového mraku jakoby z ničeho nic, přesvědčil vědce NASA o tom, že tvorbu mraků na Saturnově měsíci Titanu řídí jiný proces, než se dříve myslelo. Mohlo by jít o podobnost s procesem pozorovaným nad pozemskými póly.

Mrak se nachází ve stratosféře Titanu a je tvořen sloučeninou uhlíku a dusíku známou jako dikyanoacetylen (C4N2), jež je právě tou ingrediencí v chemickém koktejlu, která barví atmosféru největšího Saturnova měsíce do hnědooranžové mlhy.

Před desítkami let spatřil poprvé ledový mrak na Titanu infračervený přístroj kosmické sondy Voyager 1. Co je od té doby pro vědce záhadou: objevili méně než 1 procento dikyanoacetylenu potřebného pro kondenzaci mraku.

Nedávná pozorování sondy Cassini přinesla podobný výsledek. Pomocí kompozitního infračerveného spektrometru (Cassini’s composite infrared spectrometer – CIRS) je možné určit spektrální otisky jednotlivých chemických látek v atmosférické směsi – vědci, tak objevili rozlehlé výškové mraky, složené ze stejné zmražené chemikálie. Přesto, stejně jako kdysi přístroj na Voyageru, i CIRS hlásil, že pokud jde o nalezení výparů této chemikálie , stratosféra Titanu je suchá jako poušť.

„Vzhled tohoto ledového oblaku nám nekoresponduje s ničím, co doposud víme o tom, jak se tvoří mraky na Titanu, „říká Carrie Andersonová z týmu CIRS Goddardova střediska NASA (Goddard Space Flight Center) v Greenbeltu (stát Maryland), a zároveň hlavní autorka studie.

Typický proces formování mraků zahrnuje kondenzaci. Na Zemi, jsme dobře obeznámeni s koloběhem vypařování a kondenzace vody. Stejný druh koloběhu probíhá v Titanově troposféře – vrstvě atmosféry tvořící počasí. Namísto vody, ale koluje methan.

Tento mrak ve stratosféře nad Titanovým severním pólem (vlevo) je podobný perleťovým oblakům na Zemi (vpravo). Mrak obsahuje metanový led. Sonda Cassini ho vyfotografovala v roce 2006. zdroj: nasa.gov

Tento mrak ve stratosféře nad Titanovým severním pólem (vlevo) je podobný perleťovým oblakům na Zemi (vpravo). Mrak obsahuje metanový led. Sonda Cassini ho vyfotografovala v roce 2006.
zdroj: nasa.gov

Rozdílný kondenzační proces se děje ve stratosféře, což je vrstva nad troposférou, nacházející se na Titanu v chladných oblastech severního a jižního pólu. V tomto případě však vrstvy mraků kondenzují jako globální cirkulační systém, který tlačí teplé plyny směrem dolů k pólu. Plyny pak kondenzují a klesají přes stále chladnější a chladnější vrstvy polární stratosféry.

Podobným způsobem se mraky tvoří, když jsou teplota a tlak vzduchu příznivé pro kondenzaci páry v led. Pára a led dosáhnou rovnovážný bod, který je dán teplotou a tlakem vzduchu. Díky této rovnováze vědci mohou vypočítat, kolik páry a ledu je přítomno.

„Pro mraky, které kondenzují, je tato rovnováha povinná, stejně jako gravitační zákon,“ říká Robert Samuelson, emeritní vědec Goddard Space Flight Center a spoluautor studie.

Ale tyto hodnoty nemají spočítány pro mraky vyrobené z dikyanoacetylenu. Vědci určili, že budou potřebovat nejméně 100 krát více páry ke zformování ledového mraku, jehož vrcholek shora pozoroval přístroj CIRS sondy Cassini.

Jedno z vysvětlení, navrhované dříve, bylo, že pára může být přítomna, ale přístroj Voyageru nebyl dostatečně citlivý v oblasti kritického rozsahu vlnových délek, potřebného k její detekci. Ale když CIRS páru také nenašel, Andersonová a její kolegové z Goddardu a Caltechu navrhli zcela odlišné vysvětlení. Místo toho, aby se oblak tvořil kondenzací, domnívají se, že ledový C4N2 se formuje díky reakcím probíhajícím na jiných druzích ledových částic. Výzkumníci to nazývají „chemií pevných látek,“ protože reakce zahrnují led nebo pevnou formu chemikálie.

Prvním krokem v navrhovaném procesu je tvorba ledových částic, vyrobených z vázaného chemického kyanoacetylenu (HC3N). Jelikož se tyto malé kousky ledu pohybují směrem dolů skrz Titanovu stratosféru, pokrývají se kyanovodíkem (HCN). V této fázi má ledová částice jádro a plášť složený ze dvou různých chemických látek. Tu a tam foton ultrafialového světla pronikne do zmrzlého pláště a spustí celou řadu chemických reakcí v ledu. Tyto reakce mohou začít buď v jádře nebo v pouzdře. Výsledkem obou cest může být vznik dikyanoacetylenového ledu a vodíku.

Vědci z mise Cassini se domnívají, že vznik oblaku dikyanoacetylenového ledu (C4N2) v Titanově stratosféře je vysvětlen chemií pevných látek, jež se odehrává uvnitř ledových částic. Částice mají vnitřní vrstvu kyanoacetylenového ledu (HC3N) potaženou vnější vrstvou kyanovodíkového ledu (HCN). (Vlevo) Když foton světla pronikne skrz vnější plášť, může interagovat s HC3N za produkce C3N a H. (uprostřed) Tento C3N pak reaguje s HCN, čímž se získá C4N2 a H.(vpravo) Další reakce, které mohou případně vytvořit led z C4N2 a vodík (H), vědci nevylučují, ale jsou méně pravděpodobné. zdroj: nasa.gov

Vědci z mise Cassini se domnívají, že vznik oblaku dikyanoacetylenového ledu (C4N2) v Titanově stratosféře je vysvětlen chemií pevných látek, jež se odehrává uvnitř ledových částic. Částice mají vnitřní vrstvu kyanoacetylenového ledu (HC3N) potaženou vnější vrstvou kyanovodíkového ledu (HCN). (vlevo) Když foton světla pronikne skrz vnější plášť, může interagovat s HC3N za produkce C3N a H. (uprostřed) Tento C3N pak reaguje s HCN, čímž se získá C4N2 a H.(vpravo) Další
reakce, které mohou případně vytvořit led z C4N2 a vodík (H), vědci nevylučují, ale jsou méně pravděpodobné.
zdroj: nasa.gov

Výzkumníci dostali nápad zapojit formování mraků pomocí chemie pevných látek do problematiky poškozování ozonové vrstvy vysoko nad póly Země. Ačkoli zemská stratosféra má mizivou vlhkost, jemná perleťová oblaka (známá také jako polární stratosférická oblaka) se mohou tvořit za správných podmínek. V těchto mracích pak chemické látky obsahující chlór, které se dostávají do atmosféry, znečišťují krystaly vodního ledu, což vede k chemickým reakcím, které spouštějí ničení ozónu molekulami chlóru.

„Je velmi vzrušující si myslet, že můžeme nalézt příklady podobných chemických procesů pevných látek na Titanu i na Zemi, „řekla Carrie Andersonová.

Vědci naznačují, že na Titanu, dochází k reakcím uvnitř ledových částic, když jsou izolovány od atmosféry. V tomto případě by dikyanoacetylenový led neměl přicházet do přímého kontaktu s atmosférou, což by vysvětlovalo, proč led a výpary nejsou v očekávané rovnováze.

„Složení polárních stratosfér Titanu a Země se nemůže lišit více,“ řekl Michael Flasar, šéf týmu CIRS v Goddardově středisku. „Je úžasné vidět, jak skvěle základní fyzika obou atmosfér vedla k analogické chemii mraků.“

Autorka originálního článku: Elizabeth Zubritsky

Zdroje informací:
http://www.nasa.gov/
https://en.wikipedia.org/

Zdroje obrázků:
http://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/solid-state_chemistry_graphic3.png
http://cdn.sci-news.com/images/enlarge/image_2408_7e-Titan.jpg
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/85/Cassini_Transparent.png
http://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/titan-earth-polar-clouds-lg.jpg

Vědci NASA našli na Titanu "nemožné" mraky - zase, 2.5 out of 5 based on 23 ratings
Pin It
(Visited 2 879 times, 1 visits today)
Nahlásit chybu

Hlášení chyb a nepřesnostíClose

VN:F [1.9.22_1171]
Rating: 2.5/5 (23 votes cast)
(Visited 2 879 times, 1 visits today)
Níže můžete zanechat svůj komentář.

Více se o tomto tématu dočtete zde »
(odkaz vede na příslušné vlákno diskuzního fóra www.kosmonautix.cz)


26 komentářů ke článku “Vědci NASA našli na Titanu „nemožné“ mraky – zase”

  1. Kami napsal:

    už se těším na další přistání na Titanu (jestli se ho dožiju). A myslím, že nejlepší na průzkum by byla vzducholoď, která by mohla prozkoumat atmosféru, pevný povrch i moře

  2. Goodman napsal:

    I přes veškeré vymoženosti, které sondy nabízejí, stejně nejvíce poznatků přináší mise s lidskou posádkou. Ikdyž to platí všeobecně, tak tedy se to spíše hodí na Mars než na Titan. Myslím si, že lidstvo mrhá obrovskou příležitostí, kterou ji dnešní doba nabízí. Nynější technologický pokrok je znatelný ve všech vědeckých disciplínách. Dost na to, aby vesmírný průzkum (a nějaká forma expanze) byl progresivnější. Možná nám chybí odvaha, kterou měli dávní mořeplavci …. No nic, to se zase jednou ve mě probudil sentiment.

    • Gc napsal:

      To je nesmysl. Místo nákladu nutného pro udržení člověka naživu může robotizovaná výprava nést mnohem více vybavení, bude zkoumat místo mnohem déle a nemusí se vracet. Používejte mozek.

      • Jaro Pudelka napsal:

        Na zber presne definovaných údajov a na dlhodobé pôsobenie sú robotické misie naozaj najlepšie. Avšak v prípade nutnosti nečakaných rozhodnutí a udalostí je človek stále nenahraditeľný a preto sa nedá všetko urobiť cez robotov. Ešte nemáme AI. A mozog používam tiež.

        • maro napsal:

          Pan Gc má pravdu a vy ji nemáte. Dnes je robotika a IT technologie na takové úrovni, že toho ve vesmíru prostě musí zvládnout víc než stejně drahá „člověčí“ výprava na stejné místo. Jen si představte jaké astronomické náklady bude stát výprava člověka na Mars a zase zpět. A pak si představte, že stejné peníze a čas chytrých tvořivých lidí můžete vložit do robotické výpravy na stejné místo na Marsu. Ta robotická výprava bude mít za tu astronomickou sumu peněz takové možnosti, o kterých se té „člověčí“ ani nemůže snít, protože obrovské množství nákladů na tu lidskou výpravu se „promrhá“ na zajištění života těch lidí a především jejich návrat zpět na Zemi.

        • Spytihněv napsal:

          No tak samozřejmě, že náklady pilotované a automatické výpravy by byly velmi rozdílné. I doba práce automatů na Marsu by byla pro člověka naprosto nedostižná. Ale myslím si, že člověk by zvládl mnohem více úkolů a v mnohem kratším čase.

          Pilotovaná výprava na Mars by sebou vezla dost přístrojů a nástrojů na geologický, biologický a bůhvíjaký další rozbor, aby tím překonala schopnosti automatů. Navíc je tu lidská flexibilita. Může se potulovat v určité vzdálenosti od lodi, sám libovolně vybere místo odběru, nakoukne pod kdejaký kámen a do dutiny, může použít i těžší techniku k průniku pod povrch. Když to nebude zajímavé, jednoduše zkusí něco jiného. S trochou nadsázky lze říci, že může v rámci svého dosahu překopat co se dá (a použít klidně i poněkud hrubší metody). Pokud jde o analýzu vzorků, tam hraje flexibilita opět velkou roli. A v neposlední řadě návrat vzorků zpět na Zemi.

          Realizace takové výpravy je jiná věc, ale pokud se uskuteční, určitě překoná i vyspělejší automaty, než je MER nebo MSL. Ale stejně jako u automatů je důležitý výběr správné lokality. Akční rádius takové mise by asi nebyl příliš velký.

        • Gc napsal:

          Robot přirozeně nemusí všechna rozhodnutí dělat sám, má sice opožděné ale spojení. A bude se po okolí pohybovat roky- to by žádný člověk zatím nemohl.

          Nebo chcete čekat desítky, stovky let než bude technika natolik vyspělá že bude opravdu jedno jestli pojedete vlakem (nebo „něčím“) do Olomouce nebo na Europu.

          Proč dnes lidi nepřemýšlejí?

        • Goodman napsal:

          Jj, je to tak jak píšete. Flexibilita člověka je mimořádná. Neříkám, že AI i robotika je v plenkách, ale člověka nedokáže nahradit ani omylem (a to ani při jednodušších úkonech). Navíc je nutné si uvědomit dvě zásadní věci. První je ta, že robot řízený ze země se ovládá skutečně těžko a např. pojezd vozítka je pouhých několik desítek centimetrů za den. Takže i roky trvající mise přináší poznatky toho, co by kosmonaut sfouknul za pár dní. Druhá výhoda spočívá ve výzkumu přežití v extrémních podmínkách. Nutnost přežití člověka v kosmu dalo vzniknout miniaturizaci medicínských přístrojů nebo jednodušší recyklaci vody. Dostat člověka na Mars a zpět by nám opět otevřelo nové možnosti užitečné i zde na Zemi. A ještě jedna maličkost (se kterou se mnou budete souhlasit nejenom vy). Budoucnost lidstva je ve vesmíru. Ne na Zemi. Jednou to musí přijít. Navíc zážitek být u něčeho je k nezaplacení. Říkám si, jestli ti co „používají mozek“ a vše přepočítávají na peníze, jezdí někdy na dovolenou. Přeci vše můžou vidět v TV v nějakém cestopisu. Proč utrácet peníze za cestu, když se můžete podívat na bednu zadarmo? Navíc nikam nejet je i bezpečnější, rychlejší, neztratíte zavazadla apod. Jsem rád, že je nás více, co nepoužíváme mozek :)))

        • Goodman napsal:

          to:Gc
          Já netvrdím, že by bylo dobré zrušit robotické mise (čekat pouze na vyslání člověka). To by bylo velkým krokem zpět. Jenom říkám, že se dnes ani moc neuvažuje o pilotovaných misích a to je chyba. Výzkum vesmíru by měl pokračovat jak roboticky (vzdálenější a nebezpečnější místa), tak i mise s lidskou posádkou (základna na Měsíci, mise na Mars). Naprosto rozumím obavám o bezpečnost posádky. Ale o co je méně nebezpečných povolání na Zemi? A uvažuje se o změnách? Proč se např. do hlubinných dolů posílají horníci a ne roboti? Pokud není možné v dolech nasadit pouze stroje, tak proč se neuzavřou? Proč umírají stovky lidí při závalech a nikomu to nevadí?

        • Gc napsal:

          Nevím o tom že bych tu psal něco o nebezpečných povoláních. Vy jste prostě populista a lhář. Tato diskuze je pro mne ztráta času.

          Naštěstí o kosmickém výzkumu rozhodují vzdělaní lidé.

        • Spytihněv napsal:

          Gc: Pane, vy máte v tomto vlákně tři diskusní příspěvky a ty končí těmito výroky na adresu oponentů: „Používejte mozek.“, „Proč dnes lidé nepřemýšlejí?“, no a ten poslední (a nejlepší) si lze přečíst hned zde výše. Nevím, co jste zač a kde berete tu drzost, ale takové hlášky se zde objevují jen při některých vyhrocených debatách o politice a i tam jen výjimečně. Tady řešíme záležitost, které je jednoznačně diskutabilní a rozdílné názory plynou i z toho, že se jedná logicky zatím jen o akademickou diskusi.

        • Tomach napsal:

          To Maro a ostatni:
          Pokud je technika tak uzasna, tak jak to ze Marsovska vozitka udelala zatim vicemene par analyz vzorku a urazila pomerne kratkou vzdalenost za neskutecne dlouhou dobu – to co Apollo 17 zvladlo za par hodin trvalo Opportunity pres 10 let. A tech 10 let se muselo platit – at uz za techniky ci za cas na spojeni pres DSN. Posledni roky to delalo $60 mil rocne. Novy rover ma stat pres $2.5 miliardy.
          Ja nerikam ze roboti neudelaji kus prace, ale pri vsi ucte zatim cloveka zdaleka nenahradi. Pokud si myslite ze ano tak prosim dejte nejake podnety NASA at to trosku frci a at vozitka nejedou „ubohych“ par metru za den.
          Jinak mi to trosku pripomina jednoho meho znameho – ja hodne utratim za cestovani – a on mi rika – „Ja nikam nemusim, ja kam chci tak si zajdu pres Google Earth nebo Google street a mam to stejne jako kdybych tam byl….“
          Verte mi, neni to to same.

        • maro napsal:

          Jde právě o tu astronomickou sumu peněz za lidskou výpravu. Apollo stálo astronomickou sumu peněz, na jakou si marsovská vozítka nikdy nesáhla.

          Navíc nikdo nečeká, že vše bude řešit jen umělá inteligence. Bude to muset být řízené na dálku. Ne ovšem tak jako vojenské drony, kde komunikace probíhá prakticky v reálném čase. Bude to ve stylu, že vozítka „nahrubo“ projedou zajímavou oblast auomaticky. Kompletně ji naskenují a pošlou na Zemi, kde se z dat v počítačích vytvoří model pro virtuální realitu, ve které se budou pohybovat operátoři a plánovači. Ti se v ní pak budou na Zemi procházet a rozhlížet se a hledat zajímavější místa, na která budou roboty směrovány a kde budou provádět podrobnější průzkum. Data zase budou odesílána na Zemi a na jejich základě se bude hned rozšiřovat a zpřesňovat ten model pro realizaci virtuální reality. Tyhle systémy jsou dnes hodně daleko. Pak ani nebude vadit obrovské zpoždění při komunikaci s marsovskými stroji. Zkuste si něco najít o firmě Dassault Systemes.

      • Tomáš Kohout napsal:

        Prosil bych o trochu kultivovanější projev. Pro bezdůvodné urážení ostatních diskutujících tady opravdu není prostor. Díky

        To, že má někdo jiný názor neznamená, že mu budu doporučovat, aby používal mozek nebo (viz komentář níže) ho osočovat, že je lhář a populista.

    • Spytihněv napsal:

      Píšete: „I přes veškeré vymoženosti, které sondy nabízejí, stejně nejvíce poznatků přináší mise s lidskou posádkou.“
      Pokud použijeme takto přítomný čas, tak to pravda rozhodně není. Ale po úpravě lze souhlasit: „I přes veškeré vymoženosti, které sondy nabízejí, by nejvíce poznatků přinesly mise s lidskou posádkou.“ To je fakt.

      Ale bohužel, k něčemu takovému se příliš neschyluje. Měsíc se zvládl, ale to je už hodně vousatá záležitost. Automatické sondy jsou dnes naprosto nenahraditelné a jejich přínos je velký.

  3. Spytihněv napsal:

    Titan je fascinující místo. Škoda, že je tak daleko, byl by to ideální cíl pro různorodé mise. Člověk se ani nemůže divit Voyageru 1, že před průletem kolem Pluta dal přednost Titanu 🙂

    • Jaroslav Alois napsal:

      Jenže Voyager 1 toho moc u Titanu nezjistil, pokud by letěl k Plutu, byly by jeho objevy zcela převratné a pochybuji, že by Pluto ztratil status planety.
      Divím se tomu, že lander na Titan nebyl vybaven jednoduchým radioizotopovým článkem třídy Pioneer.

      • Spytihněv napsal:

        Tehdy stačilo, že vypadal opravdu překvapivě. Navíc vůbec nebylo jisté, že změna dráhy bude taková a Pluto již poté nebude dostiženo. Kdybych o tom rozhodoval, asi bych se rozhodl stejně.
        A Pluto by podle mého názoru ztratilo status planety tak jako tak. Ta změna klasifikace nemá nic společného s objevy na jednotlivých tělesech. Ale to je jsou všechno jen spekulace a hra na kdyby.

      • Vojta napsal:

        Myslím, že z dnešního pohledu bylo dobře, že se Voyager stavil u Titanu a ne u Pluta. Jinak by bylo mnohem obtížnější sestavit lander a nebyl by ani tlak na vyslání New Horizons, která u Pluta provedla mnohem detailnější průzkum, než by byl schopen Voyager.
        S tím radioizotopovým článkem to bylo také obtížné. Jednak byl lander v režii ESA, která plutoniem nedisponuje a také by se musel kompletně přepracovat komunikační systém, aby udržel spojení na větší vzdálenost. A použít i úplně jiné vědecké vybavení, protože to, co měl, by moc dalších informací nejspíš neposkytlo (kromě těch ztracených kvůli chybě v programu). Prostě úplně jiný lander úplně jiné kategorie. Bylo by to sice super, ale rozpočet by narostl na několikanásobek a to se značným rizikem, že se utopí v uhlovodíkovém jezeru nebo ho postihne jiná nehoda v prostředí, o kterém jsme při návrhu sondy měli jen kusé informace.

        • Spytihněv napsal:

          S přistáním do kapaliny bylo u Huygense předem počítáno. Sice nevím, jak to bylo vyřešeno přesně (a dost by mě to zajímalo), ale bez této schopnosti by se asi jednalo o neúměrné riziko a loterii. Nicméně přistání na souš bylo určitě lepší variantou. Dodnes vidím před sebou noviny po přistání, ve kterých byla čerstvá fotka přímo z povrchu 🙂

        • Jaroslav Alois napsal:

          Vzhledem k tomu, že další lander se na Titan podívá tak za dvacet, třicet let si mohli více namáhat příslušné mozkové laloky.
          Podobně nechápu proč na domovské stránce NH se pořád uvádí vzdálenost od Pluta, která nemá vůbec žádný význam a vzdálenost k dalšímu cíle se neuvádí. Není to poněkud prostoduché ?

      • maro napsal:

        I díky našim astronomům Pluto ztratilo status planety, protože takových šutrů na úplně stejné úrovni jako je Pluto už bylo objeveno víc a další budou přibývat.

    • Spytihněv napsal:

      To rád vidím. Čím větší medializace Europy (z jakéhokoliv důvodu), tím větší šance, že lander opravdu bude. A třeba hned za těch šest let 🙂

  4. dolph1888 napsal:

    Tak a ESA se může plácnout přes kapsu, když USA brzdí (výrobu) sama začít vyrábět tablety oxidu plutoničitého a pořádně Titan „prosvítit“, nebudu proti. Nevidím žádný důvod, proč by vše včetně podobných misí a výzkumu, mělo ležet na bedrech NASA. Snažit se musí všichni a rovným dílem také € přispívat.

Zanechte komentář