Dugo putovanje u prošlost

Saturn je šesta po redu i druga po veličini planeta u Sunčevom sistemu. S obzirom da je vidljiv i golim okom, Saturn je posmatran i izučavan još od antičkih vremena (u rimskoj mitologiji Saturn je bog poljoprivrede). Teleskopom ga je prvi posmatrao Galileo Galilej 1610. godine ali nije ispravno protumačio ono što je video. U to vreme Galilej je Saturnov prsten mogao da vidi jedino "iz profila", kao tanku crtu preko planetarnog diska, a ne kao elipsu ili krug. Zato je pogrešno pretpostavio da Saturn ima dva satelita, po jedan sa svake strane, a misterija je ostala nerazrešena sve dok Kristijan Hajgens nije tačno opisao Saturnovu geometriju. Danas znamo da je Saturnov spektakularni prsten sastavljen iz nekoliko koncentričnih delova i da ima prečnik od preko četvrt miliona kilometra. Prsten uglavnom čine gromade leda i stene veličine od nekoliko centimetra do više stotina metara. Debljina prstena je ekstremno mala, manja od jednog kilometra: kada bi se materijal čitavog Saturnovog prstena sabio u sferu, ona ne bi imala ni 100 kilometara u prečniku.

Poput Jupitera, i Saturn je gasoviti džin. Ima deset puta veći prečnik od Zemlje i sastavljen je od mešavine vodonika, helijuma i tragova drugih materija. Saturn je telo sa najmanjom gustinom u Sunčevom sistemu: ako biste uspeli da ga strpate u kadu, on bi u njoj plutao kao gumena patkica. Zbog velike brzine rotacije i slabe konzistencije, Saturn je vidljivo spljošten na polovima i po obliku više podseća na tikvu nego na loptu. Vetrovi na Saturnu dostižu brzinu od preko 1800 kilometara na čas.

Pored Saturna do sada su proletele tri kosmičke sonde: Pionir 11 (1979), Vojadžer 1 (1980) i Vojadžer 2 (1981), pri čemu se nijedna nije zadržala u blizini više od dan-dva. Iako su ove tri kratke posete višestruko uvećale naše znanje o ovoj planeti, na mnoga pitanja i dalje nemamo pravi odgovor. Koje je poreklo Saturnovih prstenova? Kada su nastali i koliko dugo će trajati? Zašto druge planete nemaju prsten ovakvih razmera? Na koji način Saturn odašilje u kosmos više energije nego što je prima od Sunca?

Saturn ima preko 30 satelita od kojih su mnogi veoma zanimljivi. Uzmite, na primer, bleštavi Enceladus, najsjajnije telo u Sunčevom sistemu ili zagonetni Japetus, satelit sa dva lica: jednim sjajnim kao Mesec i drugim tamnim kao asfalt. Ipak, daleko najinteresantniji je onaj najveći, Titan, drugi satelit po veličini u čitavom Sunčevom sistemu (veći je od Meseca, a manji samo od Jupiterovog Ganimeda). Zašto su naučnici toliko fascinirani Titanom? Pre svega zato što je to jedini poznati satelit koji ima gustu atmosferu. S obzirom na niske temperature koje tamo vladaju (180°C ispod nule), pretpostavlja se da je gasoviti omotač Titana zadržao karakteristike prvobitnog kosmičkog oblaka gasa i prašine iz kojeg su kasnije nastale sve planete uključujući i Zemlju. Pogled u Titan predstavlja, zapravo, pogled u našu prošlost staru bar 4 milijarde godina.

Osmatranja sa Zemlje utvrdila su da se atmosfera Titana najvećim delom sastoji od azota i argona sa nekoliko procenata metana, uz obilje raznih drugih organskih jedinjenja (etan, acetilen). Pritisak na površini Titana za 50% je veći od onog na površini Zemlje. U višim slojevima atmosfere metan se razlaže pod dejstvom sunčeve svetlosti a kao rezultat raspada nastaje "smog", sličan onom koji možete da vidite iznad velikih gradova, samo neuporedivo jači. Zahvaljujući ovom fotohemijskom procesu, Titan je ogrnut debelim, neprozirnim narandžastim plaštem koji osmatranje detalja sa Zemlje čini skoro nemogućim.

Naučnici su do sada mogli samo da nagađaju šta se na Titanu zbiva i kako on zaista izgleda. Kada se uzmu u obzir temperatura koja tamo vlada i sastav atmosfere, sasvim je moguće da na Titanu postoje uljasti okeani tečnog metana duboki i do hiljadu metara koje konstantno hrane metanski pljuskovi i reke. Mnogi su izneli i vrlo smelu pretpostavku da je Titan, s obzirom na obilje prisutnih organskih jedinjenja, pogodno mesto za razvoj života, uprkos surovoj hladnoći.

Ne bismo li dobili makar i delmičan odgovor na ova pitanja, ka Saturnu je 1997. godine upućena svemirska sonda Kasini koja je na svojim leđima nosila "specijalnog putnika" za Titan - manju sondu nazvanu Hajgens. Misija Kasini-Hajgens je, po svim standardima, izuzetno skupa. U njoj učestvuju američka (NASA), evropska (ESA) i italijanska svemirska agencija (ASI) a ukupan dosadašnji trošak procenjuje se na oko 3,2 milijarde dolara (ilustracije radi, jedno lansiranje "šatla" košta šest puta manje).

Kasini, matičnu letelicu veliku kao gradski autobus, projektovali su Amerikanci. Kako bi se smanjila masa goriva, a povećala količina korisnog tereta (naučnih instrumenata), Kasini je morao da putuje veoma lagano, koristeći kao pogonsku ispomoć gravitaciono polje Venere (dva puta), Zemlje i Jupitera. Čitav ovaj svemirski karambol propraćen je burnim negodovanjem raznoraznih "zelenih" partija i organizacija, usled relane opasnosti da katastrofa tokom lansiranja ili naknadnog proletanja dovede do pada nuklearnog reaktora Kasinija na Zemlju. Međutim, ova odiseja prošla je bez incidenata, tako da se letelica u julu 2004. godine konačno našla u orbiti Saturna u kojoj će provesti naredne četiri godine proučavajući planetu i njene satelite.

Evropljani su kreirali sondu Hajgens koja je kao pasivan teret putovala na leđima Kasinija kroz kosmos, sve dok se nije primakla Titanu krajem prošle godine. Hajgens se na površinu Titana spustio po unapred isprogramiranoj proceduri: katapultiran je sa matičnog Kasinija 25. decembra, u letu po inerciji bez sopstvenog pogona proveo je naredne tri nedelje, da bi na kraju, 15. januara, konačno zaronio u Titanovu atmosferu. Nakon komplikovane višečasovne sekvence kočenja i otpuštanja tri seta padobrana, Hajgens se meko spustio na površinu Titana, šaljući podatke o svojoj okolini sve dok mu se baterije nisu potpuno ispraznile. Podatke sa Hajgensa inicijalno je primio Kasini a zatim ih je reemitovao na Zemlju. Bio je to trenutak za istoriju (prvo sletanje na Titan, prvo sletanje na satelit neke druge planete) i trenutak ogromne sreće za sve one koji su, često i decenijama unazad, radili na ovom poduhvatu.

Nažalost, tokom ove kompleksne operacije, tehnički isplanirane do poslednjeg detalja, desio se kiks koji je umalo prepolovio količinu sakupljenih podataka: greškom jednog od inženjera ESA, Kasini nije aktivirao oba kanala potrebna za komunikaciju sa Hajgensom tako da je deo neprocenjivo vrednih informacija odleteo u prazno. Srećom dobar deo ovih podataka uhvatile su stanice na Zemlji, milionima kilometara daleko od Titana, što je podvig svoje vrste s obzirom da je Hajgensov signal imao snagu običnog mobilnog telefona. ESA je tako za dlaku izbegla novi fijasko a da se pritom još nije oporavila ni od prethodnog (neuspelog spuštanja sonde Bigl 2 na Mars, pre nešto više od godinu dana).

Prvi snimici pristigli sa Hajgensa bili su senzacionalni. Set Šostak, kolumnista sajta Space.com, kaže da su svi predviđali da će Titan biti interesantan, ali da niko nije očekivao da Titan bude luđi čak i od Majkla Džeksona. Titanovi pejzaži vizuelno su nalik onima koje možete naći na Zemlji. Čak i posmatrač-amater može na snimcima lako da uoči reke, rečne slivove, kanjone, tamna mora, jasno definisane obale, pramenove magle, močvare, isušena jezera, rečne izvore, ledena brda i niske predele prekrivene tamnim karbonskim smogom. I dok je voda najznačajniji element erozivnih procesa na Zemlji, na Titanu je to tečni metan. Doduše, na Hajgensovim slikama rečna korita i kanali trenutno izgledaju suvo, ali postoje indicije da su obilne metanske kiše padale nedavno. Hajgens je sleteo vrlo meko u područje puno rasutih ledenih stena, na muljevito tlo zasićeno metanom koji se u obliku kondenzata verovatno nalazio svega nekoliko centimetra u tlu ispod sonde. Ono što ni Hajgens nije mogao da objasni je poreklo metana jer se ova supstanca konstantno razgrađuje pod dejstvom sunčeve svetlosti. Metan na Zemlji nastaje kao nusproizvod metabolizma i raspada organske materije, ali nije jasno odakle ga na Titanu ima u tolikim količinama s obzirom da žive materije na Titanu nema.

Ili je, možda, ipak ima? Teško je poverovati u to (Hajgens nije imao instrumente kojim bi mogao da detektuje biološke procese). Život kakav mi poznajemo predstavlja bućkuriš hemijskih reakcija koje se odvijaju u tečnoj vodi kao univerzalnom rastvaraču. Tečne vode na Titanu sigurno nema, nema je čak ni u obliku vodene pare u atmosferi, ali tečnog metana i drugih organskih jedinjenja ima. Sa druge strane, materije koje predstavljaju izvor života na Zemlji jednostavno se ne rastvaraju u tečnom metanu. Dodajte na to i dobro poznatu činjenicu da se na niskim temperaturama hemijske reakcije, samim tim i metabolizam, drastično usporavaju: procesi koji bi na Zemlji trajali minut ili sat, na Titanu bi potrajali čitavo stoleće ili milenijum.

Titan je, očigledno, vrlo čudno mesto kome ćemo se još vraćati. Kamera ugrađena u Hajgens možda je bila svetsko čudo u trenutku lanisranja daleke 1997. godine, ali sa svojih 0.04 megapiksela danas ne bi bila interesantna ni najbednijoj prodavnici polovne kompjuterske robe. Od Kasinija koji će još nekoliko puta proleteti iznad Titana ne može se očekivati da značajnije dopuni ono što je Hajgens već otkrio. A sve što je Hajgens otkrio tokom svog kratkog ali burnog spuštanja na Titan može da stane na nekoliko disketa od 3.5 inča. Hajgens je delimično skinuo veo sa jedne velike misterije, ali nam nije pomogao da adekvatno objasnimo ono što smo zahvaljujući njemu videli.

Kasini i Hajgens

Svojim imenom misija "Kasini-Hajgens" odaje počast dvojici velikana astronomije i nauke uopšte: Žanu Dominiku Kasniju i Kristijanu Hajgensu.

Kasini je rođen u Italiji, 1625. godine. Za astronomiju se zainteresovao tek kada je prerastao svoju ranu fasicinaciju astrologijom. Prvi znanja stekao je od jezuitskih sveštenika i jednog bogatog astronoma-amatera koji mu je pružio priliku da radi sa kvalitetnim teleskopima. Bio je talentovani posmatrač Sunca i planeta tako da je ubrzo dobio profesorsko mesto na Univerzitetu u Bolonji. Odatle je na poziv Luja XIV, 1669. godine prešao u tek formiranu Francusku akademiju nauka. Dve godine kasnije prima francusko državljanstvo i postaje direktor Pariske opservatorije.

Kasini je otkrio četiri Saturnova satelita: Japetus (1671), Reu (1672), Tetis i Dion (1684). Ipak, najpoznatiji je po tome što je 1675. godine otkrio tanak prazan procep u Saturnovim prstenovima koji i danas nosi njegovo ime. Kasinijevom zaslugom, francuski astronomi i Pariska opservatorija obezbedili su prestiž koji je trajao još dugo nakon njegove smrti, 1712. godine.

Kristijan Hajgens rođen je 1629. godine u bogatoj holandskoj porodici tradicionalno vezanoj za politiku i dplomatiju. Hajgensov talenat za crtanje i geometriju prvi je zapazio Rene Dekart koji je odlučujuće doprineo da Hajgens studira matematiku. Nakon studija, Hajgens je razvio manufakturu astronomskih teleskopa. Nakon što je formulisao sopstvenu teoriju ovih sprava i otkrio zakon prelamanja svetlosti, Hajgens je osmislio i sopstvene tehnike izrade i poliranja teleskopskih sočiva. Jedan svoj teleskop, mnogo jači od onog koji je svojevremeno koristio Galilej, Hajgens je 1655. godine uperio u Saturn i na sopstveno iznenađenje otkrio da Saturn ima jednog velikog pratioca - Titan. Četiri godine kasnije, Hajgens će utvrditi i pravi oblik Saturnovih prstenova. Osim za astronomiju Hajgens je bio zainteresovan i za merenje vremena. Prvi je utvrdio da se mehaničko klatno može iskoristiti kao sredstvo za pouzdano definisanje ritma časovnika.

Hajgensove pozne godine obeležiće sukob sa najvećim genijem tog doba, ser Isakom Njutnom. Hajgens je bio neizmerno tašt pa je kao "genije bez konkurencije" odbio da sa sarađuje sa Njutnom kako bi zajednički formulisali bolji matematički model časovnika sa klatnom. Osim toga, Hajgens se žestoko protivio Njutnovoj čestičnoj teoriji svetlosti iako nije mogao da mu parira matematičkim znanjem. Njutn je u to vreme već razvio diferencijalni račun, nešto što Hajgens nije imao, ali je zato stimulisao Gotfrida Lajbnica da razvije sopstveni ekvivalent. Sporenja oko toga ko je u matematiku uveo diferencijale, Njutn ili Lajbnic, traju do današnjih dana.

Hajgens je umro 1695. godine. Iako se njegovi tadašnji naučni rezultati mogu uporediti jedino sa Njutnovima, Hajgens je priznanje naučne zajednice stekao tek naknadno, mnogo posle svoje smrti. Taština, ignorancija, hermetičnost i navika da radi u potpunoj osami onemogućili su ga da zasluženu slavu stekne još za života.

(Vreme #736)

Popular posts from this blog

Od Aeroputa do JAT-a i Etihada (I)

Od Aeroputa do JAT-a i Etihada (II)

Elektronsko-ekonomski aušvic