Cassini 2008. aasta keskel lõppenud ja neli aastat kestnud põhiprogramm oli üliedukas. Seejärel alanud kaheaastane jätkuprogramm ongi suuresti pühendatud Titani ja Enceladuse uurimisele. Kuna Saturnil ja selle kaaslastel on siis pööripäev - põhjapoolkeral algab kevad ja lõunapoolkeral sügis, nimetatakse jätkuprogrammi ametlikult Cassini Equinox Mission'iks (ingl equinox - võrdpäevsus ehk siis kevadine ja sügisene pööripäev, mil öö ja päev on ühepikkused).
Kuu nagu kunagine Maa
Saturni suurima kuu Titani avastas Hollandi teadlane Christiaan Huygens 1655. aastal, kuid oma praeguse nime sai see alles ligi kakssada aastat hiljem Inglise astronoomilt John Herschelilt koos kõigi seitsme tol ajal tuntud Saturni kaaslasega.
Esialgu kogunes teadmisi Titani kohta visalt. Seda, et Titani ümbritseb atmosfäär, oletas esimesena eelmise sajandi algul Katalaani astronoom Josep Comas i Solà, keda tänapäeval mäletatakse peamiselt tema avastatud komeetide järgi. Lõplikult kinnitas atmosfääri olemasolu tuntud Hollandi päritolu Ameerika astronoom Gerard Kuiper 1944. aastal, leides sealt spektroskoopiliselt metaani.
1979. aastal esimese automaatjaamana Saturnist möödunud Pioneer 11 lennutee jäi Titanist suhteliselt kaugele ning midagi olulist ei avastatud. Titani peeti aga nii oluliseks uurimisobjektiks, et järgmisel aastal Saturni lähedusse jõudnud Voyager 1 suunati mööduma sellest vaid 4000 kilomeetri kauguselt, ohverdades seejuures võimaluse lennata edaspidi mööda Neptuunist ja Uraanist. Selgus, et Titani atmosfäär on nähtavas valguses läbipaistmatu seal hõljuvate osakeste tõttu ja vastava aparatuurita Voyageril ei õnnestunudki kaaslase pinda näha. Küll aga selgus, et Titani atmosfääri põhiline koostisosa on lämmastik, mida on seal tervelt 98,4 protsenti. Ülejäänust moodustab suurema osa juba maapealsetest vaatlustest teada metaan, lisaks leiti pisikestes kogustes etaani, propaani, atsetüleeni jms. Sellega meenutab too atmosfäär õhkkonda, mis aastamiljardeid tagasi ümbritses meie koduplaneeti ja kus arvatavasti sai alguse elu Maal. Titani atmosfäär on ka üsna tihe, nii et selle pinnal ületab rõhk maapinnal valitsevat tervelt poolteist korda. Selgus ka, et Titan on Päikesesüsteemi suuruselt teine kuu (läbimõõt 5150 km) Jupiteri kaaslase Ganymedese (läbimõõt 5270 km) järel, mitte vastupidi, nagu seni arvati, sest Titani paks atmosfäär oli uurijad segadusse ajanud. Mõlemad ületavad oma läbimõõduga Päikesesüsteemi väikseimat planeeti Merkuuri (läbimõõt 4880 km), jäädes massi poolest viimasele siiski üle kahe korra alla - jää ja kivimitega tiheduse osas ikka raua vastu ei saa.
Voyageri lennu järel kerkis üles ka huvitav küsimus, mis saab atmosfääris hõljuvatest osakestest, kui need pinnale langevad. Mitmed süsivesinikud saaksid seal olla vedelas olekus. Järsku ongi Titan kaetud ookeaniga?
Erinevalt nähtavast valgusest on Titani atmosfäär raadiopiirkonnas ja mõnedes infrapunakiirguse lainepikkuste vahemikes läbipaistev ning Maalt tehtud radarvaatlused näitasidki, et Titani pind on ebaühtlaste peegeldumisomadustega ega saa seega olla kaetud globaalse ookeaniga. Sama kinnitasid ka Hubble'i kosmoseteleskoobiga lähedases infrapunapiirkonnas tehtud vaatlused. Need uurimused aga ei välistanud, et Titani pinnal ei võiks olla süsivesinikega täidetud meresid, järvi ja jõgesid. Nende leidmiseks jäid aga maapealsed ja -lähedased vaatlusvahendid nõrgaks, oodata tuli Cassini Saturni juurde jõudmist.
Lisaks radarile ja nii nähtavas, ultraviolett- kui ka infrapunapiirkonnas töötavatele kaameratele ning spektromeetritele oli Cassinil kaasas ka Euroopa Kosmoseagentuuri maandur Huygens massiga 320 kilogrammi. Pärast ligi poolt aastat üheskoos ümber Saturni tiirlemist eraldus see 25. detsembril 2004 Cassinist ja laskus järgmise aasta 14. jaanuaril Titanile. Pidurdamiseks kasutati kolme langevarju, millest suurima läbimõõt oli üle kaheksa meetri. Kokku võttis laskumine aega kaks ja pool tundi ning kogu selle aja tegi maandur mõõtmisi, määrates temperatuuri, rõhku, gaaside ja osakeste keemilist koostist ning muid parameetrid. Kaameraga tehtud piltidelt võis muu hulgas näha veekogude rannajooni meenutavaid moodustisi.
Kuna polnud kindel, kas Huygens laskub kuivale maale või „vette", siis oli maanduri pardal hulk aparaate, mis võisid teha uuringuid nii kuival maal kui veekogus, näiteks määrata selle sügavust ja mõõta lainete kõrgust. Huygensi maandumiskohaks valitud küllaltki ekvaatorilähedane ala oli aga vähemalt sel ajal täiesti kuiv ning ainsal edastatud pildil on näha pinnal lebavad umbes 4-15sentimeetrise läbimõõduga „kivid". Jutumärgid on siin sellepärast, et need pole mitte kivid meie argises mõistes, vaid hoopis jääkamakad. Titani pinnal valitseb kohutav pakane - temperatuur on seal umbes -180 °C.
Kahjuks ei saanud uurimistöö pinnal kesta kaua, sest tunni ja 12 minuti pärast kadus silmapiiri taha Cassini, mis Huygensilt tulevat infot vastu võttis, et see hiljem Maale edasi saata. Ka tühjenesid varsti Huygensi patareid, mis olid arvestatud vaid kolmetunniseks tööks. Põhjalikumalt on Huygensi tegevusest ja tulemustest kirjutanud Mihkel Kama Horisondis 2/2005.
Edasi tuli Titani uurida Cassinil endal, kasutades selleks möödalende, mida on kuni tänavuse aasta aprillini toimunud 50 ja ees ootab neid veel vähemalt 17. Paljude möödumiste ajal eraldas Cassinit kaaslase pinnast vaid 950 kilomeetrit. Maapealsete vahenditega olid leitud Titani ekvaatori läheduses tumedad alad ning arvati, et tegemist võibki olla merede ja järvedega. Cassini möödalennud aga ei jätnud neist oletustest midagi järele - selgus, et veekogusid seal pole ja enamgi veel, piirkonna mõned alad on nii kuivad, et seal laiuvad luited. Enam kui 300 meetri kõrgusele küündivad luited on orienteeritud läänest itta, näidates niiviisi tuulelipuna valitsevate tuulte suunda. Need luiteväljad sarnanevad maistele, näiteks Namiibias asuvatele, kuid erinevalt viimastest ei koosne neid moodustav „liiv" mitte peamiselt kvartsist, vaid hoopis süsivesinikest. Hilisemad uuringud on näidanud, et täiesti vastupidine on ka „liivaterade" tekkeviis - Maal moodustub liiv kivimite lagunemisel, Titanil aga atmosfäärist allasadanud osakeste kokkuliimumisel.
Järve moodi moodustis leiti kõigepealt 2005. aasta suvel tehtud piltidelt Titani lõunapooluse lähedusest. Nimeks sai see Ontario, kuna moodustise pindala (u 20000 km2) on umbkaudu sama suur kui tol USA-Kanada piiril oleval veekogul. Aasta hiljem leiti suur hulk järvi Titani põhjapooluse ümbrusest radariga tehtud piltidelt. Neist kõige suurem pindalaga 100 000 ruutkilomeetrit ületab suuruselt Ülemjärve ja seda nimetatakse Norra mütoloogilise merekoletise järgi koguni Krakeni mereks. Lõpliku kindluse, et tumedad alad on tõesti veekogud, andis süsivesinike leidmine Ontario järvest spektroskoopiliselt 2007. aasta detsembris, konkreetselt kinnitati etaani avastamist.
Titani mered ja järved on ainsad teadaolevad veekogud väljaspool Maad. Ka arvatakse seal sarnaselt Maa veetsükliga toimivat metaanitsükkel. Selle käigus ekvaatoril kogunenud metaaniaurud sajavad pooluste piirkonnas vihmana maha. Eelmise aasta keskel teatati, et lõunapooluse piirkonda on juurde tekkinud üks järv, mida seal aasta varem kindlasti ei olnud. Küll aga võis selle paiga kohal näha pikemat aega suurt pilve.
Purskav peegel
Ühe ajaloo kuulsaima astronoomi William Herscheli 1789. aastal avastatud ja tema pojalt John Herschelilt samaaegselt Titaniga nime Enceladus saanud Saturni kuu ei paistnud kaua aega eriti millegagi silma. Eelmise sajandi teisel poolel leiti selle pinnalt spektroskoopia abil jääd, kuid seda oli leitud teisteltki taolistelt väikestelt hiidplaneetide kaaslastelt. Tähelepanu äratasid siiski kaks asja: hea peegeldumisvõime - oma väiksuse (läbimõõt tolleaegse hinnangu järgi vaid 600 km) juures paistis see üllatavalt hele, ning asjaolu, et Enceladuse orbiit asub E-rõnga sees selle kõige tihedamas osas. Kahtlustati, et järsku ongi too rõngas Enceladuse tekitatud.
Läbimurde uurimistöös tõid alles automaatjaamade lennud. Kui Voyager 1 pildid 1980. aastast olid veel liialt udused, siis järgmisel aastal Voyager 2 vähem kui 90 000 kilomeetri kauguselt tehtud fotodel võis näha lisaks tavalistele kraatritega kaetud piirkondadele ka ulatuslikke siledaid alasid, millel oli vaid hõredalt suhteliselt väikesi, alla 35kilomeetrise läbimõõduga kraatreid. Samal ajal on näiteks veidi väiksem, 400kilomeetrise läbimõõduga Saturni kaaslane Mimas kaetud tihedalt hulga kraatritega, millest suurima, Herscheli-nimelise läbimõõt on koguni 130 kilomeetrit. Paistab, et need ülikülmad (pinnatemperatuur suurusjärgus -180 °C) jääkerad on üsna tugevad, kui nii suuri kokkupõrkeid välja kannatavad. Selgus ka, et Enceladuse läbimõõt on tegelikult vaid 500 kilomeetrit, seega veelgi väiksem, kui seni arvati, ja vastavalt sellele peab sama näiva heleduse saavutamiseks selle keskmine peegeldusvõime olema peaaegu sajaprotsendiline. Tegemist on tõelise kosmilise peegliga ja Päikesesüsteemis Enceladusele selles osas võistlejat ei leidu. Paraku tegi Voyager 2 oma möödalennul rahuldava lahutusvõimega pilte vaid piiratud alast Enceladuse põhjapoolkeral, lõunapoolkerast tehtud pildid olid üsna kehvad ja lõunapooluse ümbrus jäi üldse nägemata. Seetõttu tuli selle mõistatuse lahendust oodata veerand sajandit, kuni Enceladust kui Päikesesüsteemi ühte huvitavamat taevakeha asus uurima Cassini.
Kõige esimene asi, mida uurijad Enceladusel juba 2005. aasta jaanuaris märkasid, oli lõunapooluse piirkonnast lähtuv purse, mida oli selle ketta serval näha siis, kui Päike valgustas kõnealust kuud tagantpoolt. Kuna ei saanud välistada võimalust, et tegemist on lihtsalt kaamera tekitatud efektiga, otsustati sellest esialgu vaikida. Esimest korda lendas Cassini Enceladusest mööda piki selle ekvaatorit veebruaris-märtsis. Kohtades, kus Voyager 2 nägi siledaid tasandikke, märkas Cassini kaamera märksa väiksema vahekauguse (vaid 500 km) tõttu suurt hulka lõhesid ja vagusid. Need näitasid selgelt, et see väike taevakeha peab olema üle ootuste aktiivne. Möödalennul ilmnes ka Saturni magnetvälja moonutus, mis viitas Enceladuse lõunapooluse kandist lähtuvate raskete ioonide toimele. Jälle nähti Enceladust vastu Päikest vaadates ka ketta servas purset ning ometi ei otsustatud sellest veel avalikkusele rääkida. Asi läks nii põnevaks, et 2005. aasta juuliks kavandatud Enceladuse lõunapoolusest möödalennu kõrgust vähendati esialgu kavandatud 1000 kilomeetrilt vaid umbes 170 kilomeetrini. Uurijatel ei tulnud tulemustes pettuda. Selgus, et lõunapoolust ümbritseb sile, ilma ühegi kraatrita ligikaudu ringikujuline tasandik, mida piiravad umbes 55° lõunalaiusel mäeahelikud ja orud. Selle keskel asuvad neli umbes 130 kilomeetri pikkust ja kahe kilomeetri laiust lõhet, mida uurijad hakkasid kutsuma „tiigritriipudeks". Nende kuni 500 meetri sügavuste lõhede temperatuur ületab ümbritseva ala oma kohati vähemalt 70 °C võrra, küündides -130 kraadini, mõningatel andmetel isegi -90 kraadini. Oli täiesti selge, et just sealt toimuvadki pursked.
Lõpuks, 2005. aasta novembris õnnestus näha Enceladusel rohkem kui kümmet purset ja seda parema lahutusvõimega kui seni. Nüüd polnud nähtuse reaalsuses enam mingit kahtlust ja märtsis 2006 sai sellest teada kogu maailm. Hilisemad möödumised Enceladusest on Cassini viinud isegi vaid 25 kilomeetri kaugusele kaaslasest ja kinnitanud ning täpsustanud pursete toimumist. Lennates läbi purskega väljapaisatud aine pilvest, leidis Cassini sellest peale veeauru veel lämmastikku, süsihappegaasi, metaani, atsetüleeni ja üliväikestes kogustes muidki aineid. Samuti esineb seal jääosakesi, mis kinnitab juba varasemat oletust, et Enceladus on E-rõnga tekitaja.
Kuigi on välja pakutud ka teisi hüpoteese, peetakse praegu kõige tõenäosemaks purske tekkemehhanismiks veeauru ja jääkristallide väljapaiskumist pinnaalusest veereservuaarist. Kust aga võtab nii väike kaaslane energia, millega vett vedelal kujul hoida, seda välja pursata ning pinda katvaid jäävälju liigutada, kui Enceladusest palju suuremad kuud on täiesti surnud? Kuigi oma osa on ka radioaktiivsete ainete lagunemisel (Enceladuse sisemuses on suhteliselt kõrge keskmise tiheduse järgi otsustades küllalt palju kivimeid, mis sisaldavad ilmselt ka radioaktiivseid aineid), on peamine roll arvatavasti Saturni loodejõudude toimel tekkinud soojusel. Loodejõudude tegevusele aitab kaasa see, et iga Enceladuse kahe täistiiru kohta teeb märksa massiivsem kuu Dione täpselt ühe täistiiru ümber Saturni. Seetõttu satuvad need teineteisega kohakuti alati oma orbiitide ühtedes ja samades punktides, mis venitab Enceladuse orbiidi veidi piklikuks. Sellest tulenevalt hakkab Enceladus naaberplaneedi Jupiteri raskusjõu väljas radiaalsuunas võnkuma, millega kaasnevad hõõrdumised soojendavadki kuu sisemust.
Cassini on osutunud erakordselt vastupidavaks, stardist möödunud ligi tosina aastaga pole midagi olulist rikki läinud. Vaid mõned kursimuutmiseks kasutatavatest orientatsioonimootoritest väsisid veidi ära ja seetõttu võeti üsna hiljuti, märtsi keskel, kasutusele tagavaramootorid, mis olid stardist saadik jõude seisnud. Sellele vaatamata käivitusid need igasuguste viperusteta ja katsetused näitasid nende täielikku töökõlblikkust. See kõik annab julgust oletada, et Cassinilt võib nende Päikesesüsteemi ühtede omapärasemate taevakehade kohta oodata veel nii mõndagi huvitavat.
LOE VEEL
- Mihkel Kama. Ootamatult kodune Titan. Horisont 2/2005.
