2010.07.29. - Oxigénvándorlás a Szaturnusz holdrendszerében

A NASA szakértőinek új modellje szerint a Szaturnusz óriásholdja, a Titán légkörében található oxigén egy másik hold, az Enceladus vulkánjai által kilövellt vízgőzfelhőkből származik.

A NASA Goddard Space Flight Center munkatársai - John Cooper és Edward Sittler vezetésével - a Cassini-űrszonda eredményeinek felhasználásával tanulmányozták a Szaturnusz holdrendszerében, illetve a bolygó mágneses terében lejátszódó, különböző folyamatok dinamikáját, és a közöttük esetlegesen fennálló kapcsolat lehetőségét.

A kutatók egyik csoportja az Enceladus nevű hold gejzírjeinek létrejöttével kapcsolatban végzett vizsgálatokat. A Szaturnusz egyik legérdekesebb kísérőjének déli pólusvidékén feltörő vízgőzfelhőket (melyek a holdon működő, ún. jeges vagy kriovulkanizmus eredményei) már többször sikerült megfigyelni, sőt, a Cassini többször készített felvételeket a kitörések forrásairól, és átrepült az űrbe kidobódó anyagfelhőkön is.

A NASA szakembereinek új eredményei arra utalnak, hogy a gejzírek kialakulásában fontos szerepet játszik a hold felszínét érő kozmikus sugárzás, ami nagy előrelépést jelent az eddigi modellekhez képest. A kutatók szerint a Szaturnusz mágneses terében gyorsan mozgó töltött részecskék (nagyrészt elektronok) nagy számban érik el az Enceladus jeges felszínét, s energiájuk szétbontja a jeget alkotó molekulák (víz, ammónia, metán és egyéb szénhidrogének) egy részét. A molekuladarabok - a jégpáncélnak az árapályerők és mikrometeorit-becsapódások okozta, folyamatos olvadása-újrafagyása következtében - eljutnak a felszín mélyebb rétegeibe is, ahol kölcsönhatásba lépnek más alkotóelemekkel. Ezen folyamatok során illékony gázok is keletkeznek, melyek nyomása folyamatosan nő, amíg robbanásszerűen ki nem törnek a felszín alól.

Montázs a Cassini által vizsgált szaturnuszholdakról. A legújabb vizsgálatok szerint a gyűrűs bolygó kísérői nemcsak dinamikai, hanem kémiai kapcsolatban is állnak egymással.
[NASA/JPL/Space Science Institute]

Az Enceladus gejzírjei révén tehát nem csak vízgőz és ammónia, hanem hidrogén- és oxigénatomok is kijutnak a világűrbe, melyek a Szaturnusz magnetoszférájában utazva más holdakra is eljuthatnak. Így többek között a Titánra is, melynek - a bolygó többi holdjával ellentétben - különösen sűrű és vastag légkörében az oxigén a korábbi elméletekkel szemben akár a felszínig is lejuthat. Ezt a teóriát korábban azért vetették el a szakértők, mert az oxigén normális esetben reakcióba lép a Titán légkörének alkotóelemeivel, különösen a metánnal, s ez új vegyületek (szén-monoxid, szén-dioxid) létrejöttéhez vezet. A NASA-csoport néhány tagja azonban olyan megoldást talált, ami megváltoztatja az eddigi feltevéseket. Elméletük szerint a légkörbe érkező oxigénatomokat csapdázhatják a hold légkörében lévő fullerénmolekulák (hatvan, vagy annál is több szénatomot tartalmazó, öt- és hatszögű gyűrűkből felépülő, zárt molekulák), "megvédve" azokat a kémiai reakcióktól.

Különböző típusú fullerénmolekulák. Ahogyan a (c) esetben is látható, ezek a szénmolekulák akár egyes atomok "csapdázására" is képesek. A NASA kutatói szerint a Titán hold légkörébe érkező oxigénatomok így képesek eljutni a felszínig.
[University of Tokyo]

A fullerénmolekulák egymással, vagy más policiklusos aromás szénhidrogénekkel (PAH) laza kötődésű, nagyméretű aeroszolokat alkotva egészen a felszínig süllyedhetnek. A számítások alapján a Titánt - is - érő kozmikus sugárzás hatására a leérkező, oxigént is tartalmazó fullerének még komplexebb vegyületekké, akár az élet alapköveinek számító aminosavakká is alakulhatnak.

Bár a Titán légkörében lévő fullerénmolekulák létét megfigyelésekkel még nem sikerült igazolni, az új eredmények tükrében az mindenképpen biztosnak tűnik, hogy a Szaturnusz kísérői nemcsak dinamikai, hanem kémiai kapcsolatban is állnak egymással, s hogy a főként az Enceladusról származó víz és oxigén jó eséllyel más holdak légköri és felszíni folyamataiban is fontos szerepet játszhat.

Forrás:

• NASA News 2010.07.01.