Na superfície de Titã existem mares de hidrocarbonetos. As praias ao seu redor são compostas por areia naftalina eletrificada. E abaixo deles estão oceanos de água líquida em que a vida pode existir. A gravidade nesta lua de Saturno é sete vezes mais fraca que a nossa, mas a atmosfera é semelhante à da Terra e por algum motivo é quatro vezes mais densa. Como todas essas esquisitices podem ser combinadas em um corpo celestial? Existe vida nisso? E por que é tão difícil investigar?
Titã é a segunda maior lua do sistema solar. É 40% maior e 80% mais pesado que a lua da Terra. Perto da Terra, este é um anão - 2,5 vezes menor em diâmetro e 44 vezes mais leve devido a três vezes menos densidade. A maior lua de Saturno recebe cem vezes menos luz solar. Portanto, é sempre -180 Celsius, e a luz ultravioleta é tão fraca que, sob a cobertura de uma atmosfera densa, os hidrocarbonetos que constituem os mares locais podem ser armazenados. Mas, apesar do frio extremo e dos "reservatórios inflamáveis", Titã, estranhamente, pode muito bem ser um refúgio de vida do tipo terrestre. Mas é extremamente difícil saber com certeza - este corpo é muito incomum.
Quem bebeu o mar?
Além da Terra e Titã, não existem corpos com mares superficiais em nosso sistema. E à primeira vista, aqueles em Titã são muito menores do que aqueles na Terra. Até o mar de Kraken é ligeiramente menor que a França, embora maior que o Cáspio. No entanto, o satélite de Saturno é seis vezes menor em área do que a Terra. Portanto, isso é muito para ele. A propósito, existem 300 vezes mais hidrocarbonetos nestes mares do que em todos os campos comprovados do nosso planeta!
Os hidrocarbonetos de Titã são um mistério. De acordo com os cálculos dos cientistas planetários, deveria haver muito mais deles. O fato é que em 2005 Titan já foi visitado pelo módulo de pouso Huygens. Segundo ele, o metano na atmosfera da lua de Saturno contém até vários por cento. Interagindo com a luz ultravioleta, deve formar etano. E que, por sua vez, devido à baixa temperatura deve se transformar em um líquido e cair na forma de precipitação. Além disso, o etano líquido pode evaporar de volta para a atmosfera devido ao frio não mais do que um centímetro por ano, mas pode cair na forma de chuva muito mais. Todos os cálculos mostram que Titã deveria ser coberto por um oceano de etano "global" com centenas de metros de profundidade. No entanto, na realidade, existem mares e lagos apenas no hemisfério norte, e mesmo assim há menos deles do que terra.
É muito difícil explicar tudo isso. De acordo com uma hipótese bastante ousada, não há oceano contínuo em Titã porque os hidrocarbonetos permearam as camadas superiores da superfície do satélite. Eles formaram algo como os aquíferos subterrâneos de nosso planeta, e na superfície só existe o que “não se encaixa” abaixo. Então, os hidrocarbonetos neste corpo celeste não são 300 vezes mais do que o terrestre, mas muito mais.
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Essa hipótese explicava perfeitamente vários outros problemas. Por exemplo, existem muito poucos rastros de crateras no satélite. Sim, a atmosfera local, principalmente nitrogenada (como na Terra), é quatro vezes mais densa do que a nossa, e suas camadas relativamente densas se estendem a uma altura impensável de mil quilômetros. A maioria dos meteoritos deve queimar nele, antes de atingir a superfície do satélite. Mas isso não explica a completa ausência de crateras - um asteróide verdadeiramente grande e tal atmosfera não para. É diferente se Titã estiver coberto de pântanos, que só parecem sólidos vistos de cima. A cratera em tal pântano se arrastará rapidamente, deixando para trás apenas um pequeno lago na superfície.
O melhor critério para a verdade é a prática. Em 2005, "Huygens", após duas horas e meia de descida através de uma atmosfera de grande altitude, atingiu a superfície - e mergulhou nela com 15 centímetros de suportes. Ao mesmo tempo, os analisadores de gás a bordo do veículo registraram um aumento na concentração de metano. Aparentemente, ele se destacou do chão. Como observamos acima, a gravidade em Titã é sete vezes mais fraca que a nossa, e tal afundamento dos suportes significa que a superfície sobre ele dificilmente pode ser chamada de sólida. Em vez disso, parece neve. Se algo pousar em uma superfície pantanosa da Terra, seus suportes também cairão, e as emissões de metano serão bem possíveis.
Parece que os mares de hidrocarbonetos de Titã "beberam" os pântanos de hidrocarbonetos locais e as camadas contendo etano. Ok, mas o que está por trás deles?
Disfarçado de naftalina
O maior problema e mistério do satélite é sua composição interna. Esses corpos devem conter muito gelo de água. Ele dobra a superfície de Europa, Ganimedes e muitos outros grandes satélites do sistema solar. Se a Terra estivesse à mesma distância do Sol que eles, a parte principal de sua concha também seria coberta por uma espessa camada de gelo de água. Nos satélites de planetas gigantes não é tão ensolarado, por isso há mais água do que a "norma" da Terra, e menos rochas sólidas. Eles são compostos principalmente por um núcleo rochoso. Se houver muito gelo de água, será difícil evitar o aparecimento de um oceano de água. Em alguma profundidade, o calor suficiente se torna da decomposição radioativa de elementos pesados no núcleo e um oceano salgado e potencialmente rico em orgânicos é formado - como em Enceladus, por exemplo.
Titã tem dez vezes o diâmetro de Enceladus e os oceanos poderiam ser muito maiores. No entanto, encontrar gelo de água em Titã e identificá-lo não foi tão fácil. Existem muitos hidrocarbonetos na superfície - eles formam não apenas mares, mas também dunas constituídas por naftaleno. Essas "colinas de naftaleno" cobrem uma parte significativa do satélite e atingem centenas de metros de altura. Sua largura chega a um quilômetro e seu comprimento - até muitos quilômetros. Na área onde o Huygens pousou, a superfície lembrava vagamente o gelo de água brilhante normal. Acabou sendo muito mais escuro do que o esperado: aparentemente, algum tipo de gelo de hidrocarboneto é misturado com gelo de água.
Trabalhos recentes mostraram que os grânulos de naftaleno em Titã são muito mais aderentes uns aos outros do que é possível na Terra. Quando sacudidos periodicamente pelo vento, eles se eletrificam e se unem em torrões, o que dá às dunas uma estabilidade significativa. Assim, a superfície do gelo é camuflada de forma confiável sob dunas e pântanos saturados com etano / propano. Algumas áreas de gelo d'água erodido parecem existir, mas até agora foram exploradas apenas remotamente.
Tanque preso em um pântano
Como explorar o mundo pantanoso-naftaleno ainda não está muito claro. Ninguém enviou nenhum "rover titânico" para lá e não o enviará em um futuro próximo. Titã está a 1,3 bilhão de quilômetros da Terra e a NASA ainda não tem dinheiro suficiente para voar até a Lua a 400.000 quilômetros de distância. E outras agências espaciais geralmente não podem enviar um rover decente para lá.
Além disso, é muito difícil criar um "rover lunar" para uma superfície tão complexa. Se for pantanoso, as rodas não caberão e as lagartas podem se entupir com o solo pastoso. A opção ideal é um drone em balão de ar quente e um pequeno veículo de descida, possivelmente flutuante. Ele poderia navegar nos mares rasos de hidrocarbonetos sem correr o risco de ficar atolado.
Porém, o mais interessante seria perfurar na superfície e descobrir sua composição detalhada. Infelizmente, mesmo em uma superfície dura, os rovers são ruins para perfurar. Um aparelho estacionário especializado do tipo "Luna-24" pode ir mais fundo até dois metros. Mas um rover com tal broca provavelmente será pesado e complexo, aumentando o custo de toda a missão.
Seria ainda melhor deixar as pessoas lá. Felizmente, em uma atmosfera densa, eles receberão muito menos radiação ionizante do que um residente de Moscou, e a decolagem e a aterrissagem de um corpo, onde a gravidade é menor que a da lua, não exigirão muito combustível. Infelizmente, voar para frente e para trás é pelo menos 2,6 bilhões de quilômetros - dezenas de vezes mais longe do que Marte. Isso só pode ser feito em navios muito grandes, onde a proteção contra radiação pode ser colocada (tal é o plano para fazer Elon Musk). Ou em um rebocador espacial com uma instalação nuclear (Roscosmos quer criá-la), onde a velocidade ao longo do caminho é tão alta que não é necessária proteção alguma. Até agora, ambos os projetos estão extremamente longe de serem realizados, e o vôo para Titã não é seguro para os astronautas.
Oceanos subaquáticos
Mas ainda assim, algo pode ser aprendido, apesar da superfície pantanosa e da longa jornada. Portanto, na atmosfera de Titã existe metano, e principalmente na superfície - na altitude ele é decomposto pela luz ultravioleta. Mas se o metano é decomposto pelos raios do sol, então em bilhões de anos já deve ter acabado há muito tempo. Isso significa que ele é alimentado por alguma fonte, provavelmente subsuperficial.
Titã tem montanhas de até 3,3 quilômetros de altura. Há também o criovulcão Pater Sotra, com uma cratera impressionante e riachos de matéria sólida solidificada, que se parecem com a lava do Etna terrestre. Tudo isso indica que na lua de Saturno há, embora fraco, mas crio-vulcanismo - erupções em que a água líquida desempenha o papel de lava. E com água pode transportar metano para cima.
Se essas erupções ocorrerem, haverá uma grande quantidade de água líquida sob a superfície de Titã. De acordo com cálculos, sob os 30 quilômetros superiores de gelo de água, a profundidade do oceano subglacial global pode chegar a 200 quilômetros. Há tanto nitrogênio na atmosfera de Titã que os cientistas suspeitam que seja alimentado por um oceano rico em amônia. Misturada com água, a amônia pode funcionar como um anticongelante, permitindo que permaneça líquida em muitas dezenas de graus abaixo de zero.
Embora a amônia seja geralmente tóxica para a vida na Terra em grandes doses, isso não significa que o oceano local será realmente desabitado. Como observamos acima, o metano está constantemente entrando na atmosfera vindo de algum lugar abaixo. No entanto, nenhum metano poderia subir através do oceano a 200 ou mesmo 60 quilômetros de profundidade, porque, neste caso, a pressão em seu fundo é muito alta. O metano ali se transformaria imediatamente em hidratos gasosos como os encontrados no fundo dos oceanos da Terra. Esses compostos são relativamente estáveis. O metano deles não pode ser uma fonte atmosférica. Um candidato bastante provável para tal fonte é a vida.
A atmosfera é de resíduos?
Existem arquea-metanógenos unicelulares na Terra (não confundir com bactérias) que vivem de hidrogênio e carbono. O hidrogênio é quase inevitável onde quer que os silicatos (o núcleo rochoso de Titã) e a água (oceano subgelado) estejam presentes. Quando eles interagem, ocorre a serpentinização e o hidrogênio é liberado. O desperdício de metanógenos, como você pode imaginar, é o metano. Este gás, tanto durante as crioerupções quanto simplesmente através das rachaduras, pode subir rapidamente.
Além disso, mesmo em nosso planeta existem dois grupos de bactérias que, ao interagirem, se alimentam da amônia do oceano subglacial de Titã, produzindo nitrogênio. O primeiro deles é a amônia oxidante aeróbia. Nesse caso, duas moléculas de amônia mais três de oxigênio dão duas moléculas de dióxido de nitrogênio, hidrogênio e água.
O segundo grupo é formado por bactérias anaeróbias como Anammoxoglobus. Mesmo os biólogos profissionais que não estão interessados no ciclo do nitrogênio muitas vezes não sabem sobre o último. Eles consomem amônia e dióxido de nitrogênio normalmente tóxicos da reação anterior. Após estonteantes reações intermediárias, onde até hidrazina supertóxica (combustível de foguete) é formada, essas bactérias exóticas liberam nitrogênio puro e água como resíduo.
Já foi observado acima: o nitrogênio na atmosfera de Titã é insanamente grande, e o metano, embora seja constantemente dividido pela luz ultravioleta, não é tão pequeno. Praticamente não há explicações lógicas para isso, com base em fatos conhecidos. A gravidade de Titã é mais fraca que a lua. A lua se originou do mesmo material da terra. No entanto, há muito tempo não tem uma atmosfera perceptível de nitrogênio - devido à fraca gravidade, ele voou para o espaço quase imediatamente. Não existem outros satélites no sistema solar com qualquer atmosfera perceptível. Titã está em um isolamento esplêndido e é improvável que seja apenas isso. Algo deve ser a fonte de seu nitrogênio e metano, e talvez o único candidato consistente para esse papel seja a vida.
Se há algo vivo no oceano de 200 quilômetros, uma parte significativa dele deve estar perto do limite superior do reservatório: não há uma pressão tão implacável. Ou seja, o metano é "produzido" nos 30 quilômetros superiores. A pressão lá ainda é moderada, por isso não forma hidratos, mas flui para cima através de fendas, reabastecendo a atmosfera. O nitrogênio das bactérias que consomem amônia pode aumentar da mesma maneira.
Também está claro por que há mais nitrogênio no envelope de gás do satélite do que metano. A amônia deve inicialmente ser inerente às entranhas de Titã. Geralmente é típico dos compostos básicos dos quais os corpos do sistema solar surgiram. Deveria haver muito menos carbono lá, e sem ele será mais difícil para os metanógenos. Um átomo de carbono é necessário para uma molécula de seus resíduos (ou seja, metano).
Bactérias comedoras de amônia precisam de muito menos carbono. Portanto, eles devem fornecer a maior parte da biomassa hipotética da maior lua de Saturno. Cálculos mostram que mesmo com uma bioprodutividade três vezes menor que a dos oceanos terrestres, eles poderiam produzir nitrogênio suficiente para fornecer a concentração desse gás observada na atmosfera local.
Um mundo único
Portanto, Titã, apesar dos 180 graus negativos na superfície, realmente parece um lugar onde a vida é possível. Embora essas não sejam condições muito comuns, em teoria até bactérias da Terra podem existir nelas. A questão permanece: qual é a razão de sua singularidade? Por que é tão diferente do resto das luas do sistema?
Talvez ainda não haja resposta para essa pergunta. Costuma-se dizer que Titã adquiriu a atmosfera de nitrogênio devido ao fato de ter sido coberta por amônia, que se decompôs em hidrogênio e nitrogênio sob a ação da radiação ultravioleta solar. O hidrogênio leve "voou", o nitrogênio pesado permaneceu. A explicação é mais ou menos: a amônia "em fase de montagem" estava em todos os corpos do sistema, mas por alguma razão ninguém mais tem uma atmosfera de nitrogênio, apenas Titã e a Terra.
E é até compreensível o porquê. Assim que o nitrogênio forma uma camada suficientemente densa, a quantidade de radiação ultravioleta que entra na superfície cai drasticamente. Não há mais nada para decompor a amônia. Se agora Titã tivesse mais 26 e os gases necessários para respirar, seria possível tomar sol lá indefinidamente. Mas você não consegue um bronzeado: a atmosfera é praticamente opaca à radiação ultravioleta.
Se a existência da atmosfera de nitrogênio mais densa conhecida e do metano que a complementa é explicada pela vida, então nem tudo é simples aqui também. Júpiter tem uma lua ainda maior, Ganimedes. Ele também tem um oceano sob o gelo, embora a concha acima seja mais espessa. Também sugere traços de amônia, que pode se alimentar de seres vivos. Um núcleo rochoso e um oceano subglacial profundo dentro de Ganimedes também estão presentes. Água mais silicatos devem fornecer hidrogênio aqui também. Mas nenhuma atmosfera digna de menção - nem nitrogênio, nem metano - não existe. Por que não há nada lá, mas há em Titã? Bem, enquanto esta lua de Saturno retém por direito o título de corpo mais misterioso do nosso sistema.
Alexander Berezin