1600'lü yıllarda yaşamış olan Christiaan Huygens, tanınmış Hollandalı bir matematikçi ve bilim insanıdır. Satürn halkaları üzerinde teleskopla çalışmalar yaparak Satürn'ün Titan uydusunu keşfetmiştir. Ayrıca sarkaçlı saati yapan kişidir. Titan'a gönderilen sondaya da kaşifinin adı verilmiştir.
Huygens NASA'nın Cassini uzay aracı takılı olarak yedi yıllık bir yolculuktan sonra Satürn sistemine ulaşmıştır. Ulaştıktan sonra ayrılarak 21 günlük yalnız bir yolculukla Titan atmosferinde dalmış, 2 saat 27 dakikalık tehlikeli bir inişten sonra, Titan'ın donmuş yüzeyinde güvenli bir şekilde iniş yapmıştır. Huygens bu aşamadan sonra Cassini uzay aracıyla 72 dakika boyunca iletişimde kalmıştır. Gezegen büyüklüğündeki bu uydudan gönderilen yerinde ölçüm verileri, günümüzde bile halen bilim adamları tarafından incelenmeye devam edilen eşsiz bir hazine sağlamıştır.
Huygens sondasının bulgularının en önemlileri şunlardır:
Atmosfer yapısı
HASI kısaltmasıyla tanımlanan Huygens Atmosferik Yapı Aleti, Titan'ın atmosferini doğrudan yerinde incelemiş ve sıcaklık, basınç ve yoğunluğunu 1400 km'den yüzeye kadar ölçmüştür. Ayrıca atmosferde iyonların dağılım ve geçirgenliği de ölçülmüştür. HASI'nin ölçümlerine göre üst atmosfer, yani termosfer, beklenenden daha ılık ve daha yoğundur. Ayrıca Titan'ın atmosferinin tabakalı yapıda olduğu belirlenmiştir.
500 km'nin üzerinde sıcaklık -100 derecenin üzerindedir ama 20-30 derecelik ani değişim görülen katmanlar da bulunmaktadır.
Kuramsal bulguların aksine ara tabaka olan mezosfer bulunmamaktadır. 500 km.nin altında sıcaklık hızla artarak stratosferin üzerinde 250 km'de -87 dereceye ulaşmaktadır. Buradan daha aşağılarda 44 km'de -200 dereceye inmektedir. Yüzeyde sıcaklık artarak -180 derece olmaktadır. Basınç ise Dünya'nınkinin 1,47 katı kadardır.
Çok hızlı dönen rüzgârlar
Bu rüzgârlar daha önce de belirlenmişti ama Huygens tarafından doğrudan 1 m/s duyarlılıkla ölçülmüştür. Rüzgârlar genellikle Doğuya doğrudur ve 120 km yükseklikte hızları da saatte 450 km kadardır. 60 km'ye inildiğinde hızlar saatte 180 km'ye, 55 km yükseklikte saatte 36 km'ye ve 20 km yükseklikte ise saatte 14 km'ye düşmektedir. Yüzeyde rüzgâr hızları saatte 4 km yöresindedir. Bu rüzgârlar nedeniyle sonda iniş sırasında toplan 166 km kadar kaymıştır.
Metan sırrı
Huygens ölçü aletleriyle Titan'ın alt atmosferinin ölçümlerini doğrudan yapmıştır. Kimya laboratuarlarında kullanılan GCMS (Gaz Kromatograf Kütle Tayfçekeri) Huygens sondasında da bulunmaktaydı. Böylece farklı yüksekliklerdeki bileşimler de belirlenebilmiştir.
Titan'ın atmosferindeki azot ve metanın kökeni, ayrıca metanın sürekli yenilendiği kaynak merak edilmekteydi. Çünkü metan Güneş ışınları tarafından parçalandığı için azalması ve bir kaç 10 milyon yılda tümüyle yokolması beklenmekteydi. 40 km'den 7 km'ye kadar metan miktarının giderek arttığı ve burada %100 doygunluğa ulaştığı belirlenmiştir. Neredeyse yere kadar aynı miktarlarda ölçülen metan, yüzeyde birden bire %40 artmış olarak ölçülmüştür. Bunun nedeni yüzeyde sıvı halde metan gölleri bulunmasıdır.
Metanda bulunan karbon atomunun izotoplarının ölçümleri, bu metanın aktif mikroorganizmalar tarafından üretilmiş olmadığını ortaya koymuştur. Bu metan Titan'ın oluşumunda birikmiş ve büyük miktarlarda metan yüzey buzunun altında sıvı halde birikmiş olarak bulunuyor olmalıdır. Zamanla bir tür volkanik aktiviteye bağlı olarak yüzeye çıkarak miktarı arttırdığı düşünülmektedir. Yüzeyde başka hidtrokarbonlar da bulunmaktadır.
Titan'ın azot atmosferinin kökeni
Dünya ve Titan kalın azot atmosfere sahip iki Güneş Sistemi cismidir. Azot yıllar önce Satürn yakınından geçen Voyager uzay aracı tarafından belirlenmişti ancak Huygens bu azotu doğrudan ölçmüştür. Bunun dışında atmosferde belirlenen argon, kripton ve xsenon asal gazları, atmosferin Dünya'da olduğu gibi Güneş Sistemi'nde geçmişte küçük göktaşlarının Titan'a da çarpmasıyla oluştuğuna kanıt olduğu düşünülmektedir.
Radyoaktif bozunma ve volkanik etkinlik
GCMS ile belirlenen gazlardan biri Titan'ın içi ile ilgili bilgi veren Argon-40 izotopudur. Bu gaz 18 km'nin altında belirlenmiştir. Bu gaz, radyoaktif kayalarda bulunan potasyum-40'ın bozunmasıyla oluşur. Bu yüzden argon-40'ın kökeni Titan'ın iç bölgeleridir. Bu da Titan'ın jeolojik aktivite gösterdiğinin bir kanıtıdır. Böylece bu aktiviteye bağlı olarak metan da zaman zaman yenilenmektedir.
Sis
Titan'ın yüzeyini gizleyen turuncu renkli bir sis bulunmaktadır. Bu sisi oluşturan parçacıkların optik özellikleri, boyut ve yoğunlukları da Huygens'te bulunan bir başka aletle incelenmiştir. Bunun yüzeye kadar ulaştığı da Huygens'in inişte yaptığı ölçümlerle belirlenmiştir. Yüzeye yaklaştıkça taneciklerin boyutu büyümekte ve parlaklığı artmaktadır. Homojen olmayan bu sis kimi yerlerde daha yoğundur. Kısaca özetlenirse, yerden yapılan ölçümlerin de kullanılmasıyla, Titan'ın 20 ila 30 km aralığındaki üst atmosferinde metan bulutları bulunduğu, 8 ila 16 km yüksekliklerde ise sıvı halde metan-azot bulutlarının bulunduğu, bunların arasında da muhtemel bir boşluğun olduğu söylenebilir.
Kaynaklar:
http://sci.esa.int/cassini-huygens/55221-huygens-titan-science-highlights/, https://saturn.jpl.nasa.gov/science/overview/
