Student World

Tvorba oblaků, srážková činnost a s tím související říční eroze, písečné duny neúnavně přesýpané větrem, horotvorné pochody, erupce vulkánů a samozřejmě impakty – s tím vším jsme se seznámili na naší vlastní planetě i světech jiných. Skoro jako by vůbec nezáleželo na tom, že Titan je nesrovnatelně chladnější než Země i Mars a že v hlavních rolích neustávajícího příběhu geologie zde vystupují úplně jiní aktéři: Vodní led, čpavková láva a tekuté alkany.

Jenže to je pouhé zdání. Mnohým jevům tohoto oranžového světa nemůžeme nikdy porozumět, nevezmeme-li jeho chemickou podivnost v potaz, a mnohé z nich jsou zřejmě natolik vzdálené naší každodenní zkušenosti, že bude trvat ještě řadu let, než pronikneme do jejich záhad.

Neustále si musíme připomínat, že významnou složku povrchových materiálů tvoří organické látky, jejichž množství, chemickou podstatu a fyzikální vlastnosti zatím známe jen povrchně nebo vůbec. Vodní led je z titanského pohledu netečný kámen, prostě skála. Ovšem složité látky, které vznikají v atmosféře, jsou smývány nebo rozpouštěny řekami, přepracovávány geotermálním teplem, chemickými reakcemi a přenášeny větrem, si žijí vlastním geologickým životem a mohou se chovat velmi podivně.

Podobně jako na Zemi, i na Titanu snad působí krasové jevy. Některé místní horniny mohou být rozpustné v tekutých uhlovodících. Prosakování dešťového či spodního metanu v nich pak může vytvářet pseudokrasové útvary s jeskyněmi, podzemními toky a dokonce i krápníky!

Máme četné důkazy o vyvěrání kapalin z podzemí, k němuž dochází od pólů až k samému rovníku, které podporují představu rozsáhlých podpovrchových alkaniferů a zatopených jeskynních systémů. Bizarní bludiště Sikun Labyrinthus se svým utvářením nápadně podobá některým pozemským krasům. Severní polární jezera ležící v zaoblených prohlubních mají mnohé rysy společné s krasovými nádržemi, takže i ona mohou být dílem chemické eroze.

Co je ale potenciálním krasovým substrátem? Vodní led je v alkanech rozpustný jen velmi špatně, proto podle většiny autorů nepřipadá v úvahu. Ovšem už třeba amoniak je v uhlovodíkové kapalině rozpustný zhruba stejně jako uhličitan ve vodě. Čistý amoniakový led či snad i jeho hydrát může tedy podléhat chemické erozi rozpouštěním, podobně jako náš vápenec. Stometrové vrstvy mohou být rozloženy během pouhých desetitisíců let [C1, B56]. Celá svrchní část kůry do hloubek až 10 km [B57] může být nakonec jedna obrovská houba protkaná jeskyněmi, do nichž prosakují či vtékají napršené uhlovodíky, které pak mohou opět příležitostně prosáknout či přímo vyvěrat na povrch.

Ještě vhodnějším substrátem krasů by mohly být pevné uhlovodíky, jako je etylen (eten), acetylén nebo propyn [B52, B52], které se snadno rozpouštějí v alkanech, přičemž etan je vhodnějším rozpouštědlem než metan [B56]. Uhlovodíky jsou přitom obecně rozpustnější než třeba nitrily [B37]. Zmíněné látky jsou produkty stratosférické fotochemie. Pokud tento proces probíhá celé miliardy let, musel vyprodukovat množství pevných uhlovodíků, které by pokrylo celý Titan 100–200 m silnou vrstvou [B40]. Stratosférické proudy je však ukládají převážně v polárních oblastech, kde by se mohly hromadit a vytvářet jakési „polární čepičky“, jejichž mocnost by mohla přesáhnout i kilometr. Tato možnost je velmi atraktivní. Póly Titanu jsou se svými jezery a okrouhlými prohlubněmi velmi svérázné a také střední šířky vykazují zvláštní, těžko interpretovatelné geologické uspořádání. Pokud polární oblasti pokrývá silná vrstva uhlovodíků o hustotě vyšší, než je hustota ledové kůry, vysvětlovalo by to i pozorovaný tvar Titanu, kdy polární oblasti leží více než sto metrů pod úrovní hypotetického „geoidu“ [B57], protože tento hustší materiál by svojí vahou způsoboval poklesání terénu.

Uhlovodíkové formace na pólech by dovolovaly vznik krasových jezer a snadnou říční erozi. Některé uhlovodíky (propan, etylen) by mohly být i za mrazivých teplot plastické, takže by tekly jako jakési ledovce [B54]. Zatímco však vodní led tlakem taje, takže na spodině klasického ledovce se vytváří tekutá vrstva „maziva“ usnadňující pohyb, uhlovodíky toto chování nevykazují a jejich pohyb by tím byl komplikován. Mohl by je však stejně dobře mazat i kapalný metan a etan, vyvěrající z podloží. Celá polární čepička by se tak mohla pomalu „rozplizávat“ a rozšiřovat i do jižnějších oblastí [B40].

Některé krajinné útvary na pólech Titanu nezapřou podobu s oblastmi, které na Zemi utvářel led [B85]. Zmrzlá voda v půdě (permafrost) v cyklech mrznutí a tání někdy vytváří okrouhlá jezera a prohlubně podobné krasovým (termokras) [B52]. Dosud však není známa žádná látka, která by za současných podmínek na Titanu mohla snadno tát a mrznout. Teploty jsou moc vysoké, než aby zamrzal metan a etan, ale naopak příliš nízké, než aby mohly tát či sublimovat vyšší uhlovodíky a nitrily.

Některé krajiny, podobné ledovcovým územím na Zemi, mohly být formovány zmíněnými „pseudoledovci“ organických sloučenin. Plastické uhlovodíky však nemusejí být jediným vysvětlením. Pokud bylo v minulosti na Titanu chladněji, mohly být ledovce tvořeny zmrzlým metanem anebo dokonce dusíkem, a tyto materiály by snad mohly vytvářet i termokras (viz str. XXX).

Mocné vrstvy uhlovodíků, jako jsou hypotetické polární čepičky nebo dobře známá písečná moře, mají i jinou zajímavou vlastnost. Chovají se totiž jako účinná izolace, která brání úniku tepla z nitra Titanu. Pod jejich příkrovem by tak mohla významně vzrůstat teplota. Sám o sobě tento efekt sice nepostačuje k roztavení ledových hornin [B86], ale mohl by podporovat pohyb uhlovodíkových „pseudoledovců“ [B85], vytvářet termální anomálie a usnadňovat kryovulkanismus nebo třeba vznik bahenních sopek či „alkanoterm“.

Zda polární příkrov uhlovodíků skutečně existuje, zatím můžeme jen hádat. Nemáme ani jasno, jaké látky by jej měly tvořit. Acetylen je favoritem, protože poměrně hojně vzniká v atmosféře, kde je dominantním pevným produktem fotolýzy metanu, a během miliard let by ho vzniklo tolik, že by mohl pokrýt celý Titan stometrovou vrstvou [C36]. Podle nejnovějších dat je rozpustnost acetylenu v alkanech výrazně vyšší, než se dříve soudilo (až kolem 1 %), což by jeho naleptávání srážkami výrazně urychlilo [B55]. Jeho molekula je ale chemicky reaktivní, takže není jasné, zda by acetylen mohl být stabilní součástí titanské geologie [c27].

Aromatické uhlovodíky, jako je třeba benzen, zase nevznikají dostatečně hojně – fotochemie je produkuje 1 000x pomaleji než acetylen [C27, B37]. Ve skutečnosti by však aromáty mohly vznikat chemickým rozpadem acetylenu přímo na titanském povrchu, kde tuto reakci mohou katalyzovat místní materiály [B37]. Acetylen se někdy může rozkládat značně dramaticky: Benit a Roessler (1993) [B87] demonstrovali, že pevný acetylen po ozáření protony vybuchuje za vzniku „sazí“ a polycyklických aromátů. Někdy explozi neodstartuje samotné ozáření, ale teprve následné zvýšení teploty. Částicová radiace však na povrch Titanu neproniká díky atmosféře, takže by tento druh explozí hrozit neměl. Acetylen však podléhá i jiným přeměnám, například polymerizaci na tzv. polyacetylen. I tato reakce může probíhat explozivně a k jejímu zahájení může vést chemická katalýza, ozáření, zvýšení tlaku nebo mechanický podnět [B70]. Vybuchující acetylen by mohl představovat reálné nebezpečí pro budoucí průzkumníky Titanu!

Polární oblasti naneštěstí zatím vzdorují pokusům o jednoznačnou interpretaci. Například Mitchell et al. (2007) [B52], kteří studovali okrouhlá severní jezera, dospěli ke zjištění, že některé jejich rysy se skutečně podobají krasovým útvarům, zatímco jiné (například vyvýšené okraje tvořené jiným materiálem než okolní krajina) spíše kráterům vulkanického původu. Navrhují proto, že by u jejich zrodu mohl stát nějaký hybridní proces, například vulkanismus na bázi roztavených uhlovodíků, které mohou zároveň i krasovatět. Dalo by se dokonce uvažovat i o tom, že pozorované krátery mohou být stopami nikoli po vulkánech, ale po výše zmíněných explozích acetylenu!

Značný reliéf polárních krajů (až 600 m vysoké valy obklopující jezera, totální výškové rozdíly přesahující 1 km) jistě příliš nesvědčí pro podloží tvořené měkkými, snadno erodujícími či dokonce plastickými materiály. Naše znalosti jsou však zatím bohužel příliš kusé na to, abychom mohli jakoukoli alternativu uspokojivě vyloučit.

Tento text je úryvkem z knihy: Tomáš Petrásek, Igor Duszek: Vzdálené světy II: Plynní obři a ledoví Titáni

Triton, Praha 2010

Podrobnosti o knize na stránkách vydavatele

Předešlý úryvek z knihy: Ukrývají oceány a gejzíry na Enceladu život?

autor