Teleskop Jamesa Webb’a pokazuje księżyc Saturna – Tytan

24 sierpnia ważny instrument na pokładzie Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST) uległ awarii, co skłoniło zespół misji do wyłączenia go. Problem pojawił się, gdy instrument średniej podczerwieni (MIRI) doświadczył zwiększonego tarcia w jednym z kół w trybie spektroskopii średniej rozdzielczości (MRS). Zespół misji wyłączył MIRI na czas próby zdiagnozowania problemu, opuszczając obserwatorium, aby kontynuować obserwacje w innych trybach.

Nastąpiło to wkrótce po tym, jak Webb został uderzony przez mikrometeoroid pod koniec maja, który spowodował uszkodzenie jednego z jego głównych segmentów zwierciadła. Na szczęście spowodowane przez to uszkodzenia nie wpłyną na działanie teleskopu, a zespół misji ogłosił na początku tego miesiąca, że ​​przywrócił MIRI do stanu operacyjnego. Wówczas Webb ponownie skierował swoją optykę na podczerwień w kosmos i wykonał zapierające dech w piersiach zdjęcia. Obejmuje to nowe zdjęcie największego księżyca Saturna, Tytana.

Obraz został przetworzony i pokazany przez dr Michaela Radke. Według Radke, zdjęcie zostało wykonane między 4 a 5 listopada, podwoił skalę i dodał czerwony, zielony i niebieski, aby przedstawić różne długości fal (R = 4,8 um, G = 2,1 um, B = 1,4 um). Wartości te zostały określone na podstawie spektrometru VIMS (Visible and Infrared Mapping Spectrometer) misji Cassini.

Kolory te wydają się odpowiadać widmu absorpcji tlenku węgla (zielony), metanu (niebieski) i azotu (czerwony), gazów, które tworzą większość atmosfery Tytana. Tytan również wydaje się być oświetlony od lewego górnego rogu zdjęcia, co stwarza wrażenie wschodu słońca. To zdjęcie daje również wgląd w rodzaje operacji naukowych, które Webb przeprowadzi z Tytanem i innymi ciałami w naszym Układzie Słonecznym. Jego potężne instrumenty oraz możliwości obrazowania w bliskiej i średniej podczerwieni pozwolą astronomom na szczegółowe badanie składu chemicznego atmosfery. Tytan jest szczególnie interesujący, ponieważ jest jedynym księżycem z solidną atmosferą – gdzie ciśnienie powietrza jest około 50% większe niż na Ziemi. Podobnie jak Ziemia, atmosfera Tytana składa się głównie z gazowego azotu (94%), a węglowodory, takie jak metan, stanowią drugą co do wielkości frakcję (5,65%).

Tytan jest jedynym (obok Ziemi) ciałem w Układzie Słonecznym z cyklem opadów i parowania. Podczas gdy Ziemia ma cykl wodny, Tytan ma cykl metanowy, w którym metan tworzy chmury w atmosferze Księżyca, opada na powierzchnię w postaci deszczu i uzupełnia jeziora metanowe. Ponadto atmosfera Tytana jest bogata w procesy chemiczne, ponieważ węglowodory są rozkładane przez promieniowanie słoneczne na ich składniki (tj. węgiel, wodór, tlen i azot), a następnie tworzą nowe cząsteczki, które przenikają i osadzają się na powierzchni.

Atmosfera i powierzchnia Tytana również posiadają coś, czego nie posiada żadne ciało poza Ziemią: bogate środowisko prebiotyczne i chemię organiczną. Z tego powodu astrobiolodzy podejrzewają, że Tytan może być jednym z najbardziej obiecujących miejsc do poszukiwania życia pozaziemskiego. Z tych powodów Webb potrzebuje sprawnych instrumentów, w szczególności MIRI i spektrografu bliskiej podczerwieni (NIRSpec). Zdobędą one bardzo precyzyjne widma z atmosfery Tytana, aby obserwować te cząsteczki i procesy w pracy.

Badania te będą opierać się na wcześniejszych wysiłkach wspólnej misji NASA-ESA Cassini-Huygens, która badała Saturna i jego satelity w latach 2004-2017. Zarówno orbiter, jak i lądownik dogłębnie zbadały atmosferę Tytana i dokonały wielu ważnych odkryć. Bardziej szczegółowe informacje, które uzyska Webb, zostaną wykorzystane do zbadania sezonowych cykli Tytana, prowadząc do bardziej szczegółowych modeli klimatycznych. Pomoże to utorować drogę misjom takim jak wiropłat Dragonfly NASA, który wystartuje dla Tytana w 2027 roku.