Титан — самый большой спутник Сатурна (диаметр — 5150 км) и единственный спутник солнечной системы с плотной атмосферой, через которую невозможно наблюдать поверхность этого спутника. Давление у поверхности примерно в 1,6 раза превышает давление земной атмосферы. Температура — минус 170-180°C. Титан больше планеты Меркурий, хотя и уступает ему по массе. Сила тяжести на нем составляет приблизительно одну седьмую земной.
Основные сведения об этом загадочном спутнике были получены совсем недавно при помощи аппарата Huygens, который вошел в плотную атмосферу Титана и сел на его поверхность в 2005 году.
Строение
Титан имеет состав примерно такой же, как и большинство спутников планет-гигантов — примерно половина льда и столько же горных пород. Вероятно ядро каменное диаметром 3400 км, поверх которого образовано несколько слоев льда различной степени кристаллизации. Половина массы скальных пород содержат калий. Предполагается, что на поверхности могут быть метановые ключи, в которых берут свое начало метановые реки. Ученые предполагают, что запасы метана на поверхности Титана должны постоянно возобновляться из какого-то неизвестного источника внутри спутника Сатурна, т.е. метан постоянно разрушается в результате фотохимических процессов в верхних слоях атмосферы. Т.о. его нынешнее количество исчезнет через 20 млн. лет. Если метан, что наблюдается сегодня, является только остатком гораздо большего количества этого газа, который к настоящему времени почти исчез, отношение изотопов углерода в молекулах CH4 должно быть близким к тому, что измеряется для азота и кислорода (на Земле). Поскольку это не наблюдается, метан должен постоянно возобновляться. Одним из источников метана может быть вулканическая активность.
Атмосфера
Как уже было сказано, Титан имеет плотную атмосферу, толщиной в несколько сот километров. На 95% состоит из азота. Таким образом, Титан и Земля — единственные тела в Солнечной системе, обладающие плотной атмосферой с преимущественным содержанием азота. Остальные 5% преимущественно приходятся на метан, имеются также следы этана, диацетилена, метилацетилена, цианоацетилена, ацетилена, пропана, углекислого газа, угарного газа, цианогена, гелия.
На Титане метан должен выполнять ту же функцию, что и вода на земле, и проходить круговорот — осадки, сбор на поверхности, испарение, конденсация, осадки.
В верхних слоях атмосферы под воздействием ультрафиолетового солнечного излучения метан и азот разлагаются и образуют сложные углеводородные соединения. Некоторые из них по данным масс-спектрометра Кассини содержат не менее 7 атомов углерода. А среди соединений азота идентифицированы нитрилы — своего рода предшественники аминокислот.
При спуске зонд Гюйгенс обнаружил ветер на высотах от 9,6 до 19,2 километров. Скорость ветра составила 25,6 километра в час.
Инструменты космического аппарата обнаружили толстый туманный (или облачный) слой метана на высотах 17,6-19,2 километров, где атмосферное давление составило примерно 0,5 атмосферы. Метановый туман был и внизу.
Температура атмосферы (в начальной фазе спуска) составила 70,5 градуса по Кельвину (минус 202,6 по Цельсию), в то время как на поверхности планеты «воздух» был немного теплее: 93,8 градуса по Кельвину (минус 179,3 по Цельсию).
Особенно ученых заинтересовала загадка этановых облаков, которых над Титаном оказалось намного меньше, чем предсказывали теоретические модели. Дело в том, что солнечный ультрафиолет постоянно разрушает молекулы метана, которым очень богата атмосфера спутника Сатурна, а один из побочных продуктов такой реакции — именно этан.
Теперь же планетологи из Аризоны сделали более ясным процесс круговорота этана на этой удивительной планете и помогли понять, куда он исчезает.
В районе северного полярного круга Титана, между 51-м и 69-м градусами широты, на высоте 30-60 километров приборы Cassini отсняли большие этановые облака. Наблюдения показывают, что поверхностные отложения этана должны находиться именно в полярных районах, а не распределяться глобально, как предполагалось ранее. Это может частично объяснить отсутствие океанов из этана и этановых облаков в низких широтах Титана. Возможно, что прямо сейчас на северном полюсе планеты этан выделяется в виде дождя или, если температура достаточно низкая, в виде снега. А когда начнётся новый сезон, этан будет выпадать на южном полюсе.
По расчётам учёных, этан должен накапливаться на полюсах как полярный лёд. Также этан растворяется в метане, из которого, как известно, состоят здешние дожди. Ученые предполагают, что во время полярной зимы в низменностях образуются метановые озёра, которые также богаты и этаном. Возможно, это те самые озёра, что недавно открыл Cassini.
Если бы этан производился в атмосфере Титана нынешними темпами в течение всего времени существования планеты, на полюсах образовались бы шапки этанового льда толщиной в два километра. Пока у учёных вообще нет прямых доказательств существования полярных шапок на этой планете.
Тем не менее, на южном полюсе, например, приборы зафиксировали нечто вроде рек, быть может, берущих начало в здешнем подобии ледников. Так или иначе, в ближайшие месяцы американский аппарат выполнит ряд пролётов над полюсами этой удивительной планеты, и информации для анализа прибавится.
Поверхность
Поверхность Титана относительно ровная; альтиметрия показала перепады высот не более 100 м на протяжении нескольких сот километров. В то же время локальные перепады высот, как показывают данные радара и стереоснимки, полученные Гюйгенсом, могут быть весьма значительными; крутые склоны на Титане не редкость. Это является результатом интенсивной эрозии при участии ветра и жидкости. Имеются несколько объектов, похожих на ударные кратеры, заполненные предположительно углеводородами.
Так же были найдены темные и светлые области на поверхности. Одна из таких светлых областей имеет форму похожую на Австралию. Ученые предполагают, что это континент, названный Ксанаду (Xanadu). На западном краю отснятой области тёмные дюны уступают сложному ландшафту, изрезанному ветвящимися речными сетями, холмами и долинами. Эти узкие речные сети текут к более тёмным областям, которые могут быть озёрами. Также здесь был найден кратер, сформированный либо ударом астероида, либо водным вулканизмом.
Извилистые каналы восточной части Ксанаду заканчиваются на тёмной равнине, где дюны (встречающиеся в изобилии в других местах), как кажется, отсутствуют.
Наконец, всё это великолепие разнообразных ландшафтов венчают горы размером с Аппалачи, которые пересекают рассмотренный район спутника газового гиганта.
Имеются и темные области схожих размеров, опоясывающие спутник по экватору, которые поначалу идентифицировались как метановые моря. Радарные исследования, однако, показали, что темные экваториальные регионы повсеместно покрыты длинными параллельными рядами дюн, вытянутых в направлении преобладающих ветров (с запада на восток) — т.н. «кошачьи царапины». Лишь в некоторых местах зафиксированы участки ровной (возможно жидкой) поверхности, по площади соответствующие скорее озерам, чем морям. Темный цвет низменностей объясняется скоплением частиц углеводородной «пыли», выпадающей из верхних слоев атмосферы и смываемой метановыми ливнями с возвышенностей.
В июне 2005 «Кассини» обнаружил гораздо более тёмное образование с очень чёткими границами, которое находится в регионе с очень мощными (возможно «ливневыми») облаками и которое может быть идентифицировано как действительно жидкое озеро. По размеру и форме оно схоже с озером Онтарио, поэтому и было названо Lacus Ontario. Пока не ясно — жидкость там, или тёмное высохшее дно, покрытое осадочным слоем. По некоторым признакам, активная «работа» углеводородных жидкостей на поверхности Титана (дожди или бьющие из-под поверхности ключи, ручьи и реки) носит сезонный характер. Дальнейшее изучение озера должно раскрыть его загадку.
Уже в июле 2006 года «Кассини» обнаружил дюжину озёр размером до 110 километров. Некоторые из них объединены между собой каналами, тогда как другие, отдельные, пополняются реками. Несколько из них оказались сухими (как и полагали учёные раньше), но некоторые — наполнены жидкостью, по-видимому, смесью метана и этана.
Некоторые озёра, вероятно, не всегда остаются сухими, а периодически наполняются во время углеводородных дождей. Однако новые данные пока так и не смогли уверенно ответить на вопрос — каков источник этих веществ.
Просмотры: 2 237
Сегодня, в пятницу (15 сентября) миссия NASA Cassini придет к драматическому концу, сгорев, как метеор, высоко в атмосфере Сатурна и завершит «Гранд-финал» космического корабля.
«Кассини был в долгосрочных отношениях с Титаном почти каждый месяц более десятилетия», — сказал в своем заявлении руководитель проекта Cassini Эрл Куази в Лаборатории реактивного движения НАСА в Пасадене, штат Калифорния.
Начиная с прибытия в с систему Сатурна 13 лет назад, Кассини изучал атмосферу Титана используя гравитацию луны протяженностью 3200 миль (5 150 километров) для тонкой настройки своих орбит. Но эта близость достигла своего пика 14 января 2005 года, когда роботизированный посадочный аппарат Европейского космического агентства Гюйгенс спустился через атмосферную дымку Титана и приземлился, чтобы стать первым (и пока единственным) аппаратном приземлившемся на поверхность луны во внешней Солнечной системе.
Кассини — носитель; Гюйгенс посадочный аппарат
15 октября 1997 года миссия Кассини-Гюйгенса стоимостью 3,2 млрд. долл. была запущена с мыса Канаверал, штат Флорида, в качестве совместного проэкта между НАСА, ЕКА и Итальянского космического агентства. Миссия началась с двух соединенных космических аппаратов — орбитального аппарата и посадочного устройства, но 24 декабря 2004 года Гюйгенс отделился от Кассини, оставив его на орбите Сатурна.
У Гюйгенса была своя миссия: приземлиться на Титане и раскрыть его тайну показав твердую поверхность под его дымкой.
«Спуск и посадка Гюйгенса стали крупным прорывом в нашем исследовании Титана, а также о первой мягкой посадкой на луне внешней планеты», — сказал в заявлении в начале этого года ученый из проекта Cassini Линда Спилкер из NASA JPL. «Это полностью изменило наше понимание этого океанического мира, покрытого туманом».
Титан — самая странная луна
Никакая другая луна в Солнечной системе не обладает толстой атмосферой, и ученые-астрономы глубоко очарованы этим таинственным миром. Спустя три недели после того, как Гюйгенс покинул Кассини и отправился на Титан, космический корабль длиной 9 футов (2,7 метра), парашютировал через непрозрачную, богатую азотом атмосферу Титана, вращаясь и качаясь снимал изображения и собирал данные о желтой дымке Титана почти 2,5 часа, раскрывая сложные детали слоев атмосферы, ветров, ее состава и таинственных химических процессов.
Гюйгенс спускался в неизвестность. В то время ученые не были уверены, что поверхность Титана была покрыта жидким метаном и этаном, поэтому Гюйгенс был оборудован для плавания, если он не нашел твердую почву. Но по мере того, как посадочный аппарат продолжал плыть глубже в жуткие глубины, в конце концов проходя под дымкой, он захватывал сотни воздушных изображений инопланетного мира который был удивительно разнообразный — и поразительно похож на земной пейзаж, заполненный горами, сухими поймами и тем, что оказались речными дельтами. Ученые затем поняли, что, хотя Гюйгенс приземлился на что-то твердое, рядом протекал жидкий метан: камеры Гюйгенса могли видеть запутанные каналы, вырезанные на поверхности. Когда Гюйгенс коснулся поверхности, он сделал это с мягким ударом и коротким скольжением по замороженной поверхности.
Более поздний анализ телеметрии посадочного устройства показал, что Гюйгенс опустился на 4,7 дюйма (12 сантиметров) на поверхность при первом контакте, отскочил и скользнул, прежде чем остановиться. Размышляя о посадке в 2012 году, Эрих Каркошка из Лунной и планетарной лаборатории Университета Аризоны сравнил странную поверхность с снегом с замерзшей земной корой. «Если вы будете ходить осторожно, вы можете ходить как на твердой поверхности, но если вы слишком сильно стучите по снегу, вы очень глубоко вгрузаете», — сказал он. Гюйгенс приземлился на сухой пойме, замусоренной эрозионными, ледяными породами, покрытыми пыльным веществом, которые, вероятно, было сформированы в атмосфере Титана и осаждались на поверхности. В течение 72 минут посадочный аппарат возвратил ценные данные с поверхности и атмосферы Луны. Когда батареи Гюйгенса разрядились, он прекратил передачу, но это было только началом исследований Кассини «Титана». Еще в течении 12 лет Кассини осуществил 127 полетов, получив новые наблюдения на каждой орбите вокруг Сатурна и прорезав дымку с помощью своего радара.
Метановый цикл Титана
Сравнивая наблюдения Кассини и Гюйгенса, исследователи вскоре обнаружили, что жидкий метан действительно течет на поверхности Титана, и есть обширные озера жидкого метана и этана. Эти озера являются конечным продуктом «гидрологического» цикла: на Земле вода испаряется из океанов, конденсируется в атмосфере и падает как дождь над землей для создания рек. На Титане метан занимает место воды.
Поскольку Титан получает только 1 процент солнечного света, получаемого Землей, он чрезвычайно холоден. Средняя температура поверхности Титана составляет минус 290 градусов по Фаренгейту (минус 179 градусов Цельсия), поэтому вода не может существовать как жидкость; он встречается только в виде каменного льда. Но метан, который встречается естественным образом только как газ на Земле, является доминирующей жидкостью на Титане, создавая озера, конденсируя как метанольные облака с аэрозолем, и падает как метановый дождь на богатом углеводородами ландшафте.
Несмотря на экстремальные температуры, астробиологи рассматривают Титан как аналог молодой Земли примерно со времени, когда органическая химия привела к появлению миллиардов жизней миллиардов лет назад, и некоторые гипотезы предполагают, что на Титане возможны экзотические формы жизни. Но возможности обитаемости Титана гораздо глубже: ученые узнали, что Титан, вероятно, скрывает обширный подземный соленый океан ниже его богатой углеводородной поверхности. Это означает, что Титан присоединяется к растущему клубу океанских спутников во внешней солнечной системе, включая его спутника-спутника Сатурна — Энцелади и далекого двоюродного брата Юпитера — Европы.
«Близкое исследование Титана Кассини сейчас позади», — сказал Спилкер в заявлении после окончательного приближения космического корабля на Луну в апреле, «но богатый объем данных, собранных космическими аппаратами, будет стимулировать научное исследование на десятилетия вперед «.
Теперь Кассини находится на необратимом пути, чтобы войти в атмосферу Сатурна в 7:53 утра по восточному времени (1153 GMT) в пятницу и завершить свою невероятную миссию, сгорая и защищая Энцеладу и Титан от возможного загрязнения.
Начнем с дождей. Как было установлено, облака на Титане состоят из органических соединений - гидрокарбонатов, представленных в основном метаном и, в меньшем количестве, этаном. В незначительных количествах присутствуют пропан, аммиак
** , ацетилен, а также водяной лед. Облака являются источниками метановых и этановых дождей
**. Наибольшее количество облаков сосредоточено в северной и южной полярных областях Титана. На севере это вообще зона сплошной облачности, которая накрывает Титан "одеялом" до 62°c.ш.
Кроме того, учеными были получены доказательства существования "подземных" резервуаров метана, этана и пропана, которые находят выход на поверхности в виде гейзеров и питают реки. Реки и моря на Титане тоже состоят из
метана и этана.
Таким образом, на Титане постоянно происходит круговорот веществ: извержение газа и жидкости из недр, выпадение осадков в виде дождей или снега, осаждение вещества и испарение. Этот процесс аналогичен тому, который имеет место на Земле, только на нашей планете в круговорот вовлечена вода, а на Титане - углеводороды. Правда, на Титане тоже обнаружена вода, причем в больших количествах
- в виде отложений водяного льда и потоков так называемого "криовулканического" перегретого льда или смеси жидкой воды и аммиака. По предположению ученых из университета Аризоны и Нантского университета, под поверхностью Титана может находиться океан жидкой воды с растворенным в ней аммиаком.
Е
ще одной особенностью поверхности Титана, сближающей его с Землей, являются протяженные линии и линейные зоны, разграничивающие участки с разным типом рельефа, которые нередко пересекаются друг с другом.
По мнению специалистов, они представляют собой разломы в коре этой планеты, которая состоит из смеси водяного и гидрокарбонатного льда. Кроме того, на поверхности Титана обнаружена структура, очень похожая на вулкан диаметром 30 км со стекающими с него потоками лавы - льда или смеси жидкой воды и аммиака, вулканическая кальдера диаметром 180 км, вулканические кальдеры
диаметром 20-30 км и лавовые потоки из льда или смеси жидкой воды и аммиака длиной свыше 200 км.
Таким образом, Титан -
это активная во всех отношениях планета
,
которая характеризуется:
- циркуляцией атмосферы, проявленной в образовании и переносе облаков, выпадении осадков (дождей и, возможно, снега) и смене погоды;
- эндогенной (глубинной) деятельностью, проявленной в образовании разломов и криолитовом вулканизме,
- экзогенной (поверхностной) активностью, проявленной в выветривании горных пород и отложении осадков.
В настоящее время три перечисленных типа активности одновременно отмечены только на Земле и Титане.
Как и на других планетах Солнечной системы, на Титане обнаружено несколько (достоверно два - Кса и Синлап) метеоритных кратеров диаметром от 40 до 80 км и одна гигантская кольцевая структура диаметром около 450 км, названная цирком Максимумом или Мернвой. Она, по-видимому, является древним метеоритным кратером - ограниченным кольцеобразными горными хребтами водным бассейном, который был образован при столкновении с Титаном астероида или кометы размером в десятки километров. Небольшое количество встреченных на поверхности Титана метеоритных кратеров свидетельствует о молодом возрасте его поверхности, которая продолжает формироваться в настоящее время.
Обитаем ли Титан?
На первый взгляд может показаться, что господствующие на поверхности Титана температуры под -180°С не позволяют даже думать о жизни на этой планете. Но это на взгляд землян, привыкших жить в более комфортных, с их точки зрения, условиях. "Нет, в таком холоде жизнь невозможна", - наверное, сказало бы 99,9% из нас.
Но так ли это? Ведь в природе не бывает ничего случайного. В любом пригодном для жизни мире дожди, скорее всего, должны орошать землю и наполнять реки; реки, озера и моря - служить источником жидкости и местом обитания организмов, ведущих морской образ жизни. Равнины и горы должны быть местом обитания различных сухопутных организмов.
Известно, что все живые существа на Земле в основном состоят из воды. Содержание воды в разных организмах колеблется в пределах 50-75 % (наземные растения), 60-65 %(наземные позвоночные животные), 80-99 % (рыбы и морские животные и растения). А что если обитатели Титана, если они, конечно, существуют, тоже на 50 или 99 % состоят из жидкого метана или этана, а на оставшиеся 50 или 1 % из какого-то материала, способного выдерживать столь низкие температуры? Имеют ли они в этом случае твердый скелет, например из кремния, или это гелеобразные существа, подобные медузам (кстати, медузы на Земле используют азот в качестве пищи), неизвестно. Как бы то ни было, органического вещества для построения организмов и пищи для них на Титане более чем достаточно. Значит, предпосылки для развития жизни существуют. Ну а сама жизнь?..
Ясно одно: если жизнь на Титане и существует, то это, несомненно, другая жизнь, с которой будет трудно вступить в контакт.
Выражаю искреннюю благодарность НАСА (NASA) и ЕСА (ECA) за предоставленную возможность использовать фотографии
Гипотеза о возможности существования жизни на Титане находит подтверждение в работах многих ученых. Кристофер Маккей из Эймсовского исследовательского центра НАСА, Хезер Смита из Международного космического университета в Страсбурге, Дирк Шульце-Макуха из Вашингтонского государственного университета, Дэвид Гринспуна из Дэнверского музея природы и некоторые другие исследователи считают, что столь большое содержание метана в атмосфере Титана не случайно. В самом деле, достигающие поверхность планеты солнечные лучи должны разрушать молекулы метана, и без постоянного его пополнения весь имеющийся на Титане атмосферный метан должен был бы разрушиться за 10-20 млн. лет. Предполагаемыми источниками этого газа могут быть происходящая на Титане вулканическая деятельность и существующая там жизнь. Возможность существования жизни на Титане как будто бы подтверждается уменьшением содержания водорода в нижней части его атмосферы. По мнению Кристофера Маккея, это происходит из-за того, что его потребляют живые организмы.
Почти через 5 лет после написания этой статьи были получены новые данные, которые убедительно доказывают существование жизни на Титане. Читайте об этом в новостях
Читайте
также мою новую работу "
Жизнь на Титане. Какая она?
"
Приглашаю всех желающих для дальнейшего обсуждения данного материала на страницах
Второй по величине в Солнечной системе после Ганимеда (Юпитер). По своему строению данное тело очень похоже на Землю. Атмосфера его также имеет сходство с нашей, а в 2008 году на Титане был обнаружен крупный подземный океан. По этой причине многие ученые предполагают, что именно этот спутник Сатурна станет в будущем обителью человечества.
Титан - спутник, который имеет массу, равную приблизительно 95 процентам массы всех Сатурн. Сила тяжести составляет примерно седьмую часть от на Земле. Это единственный спутник в нашей системе, который обладает плотной атмосферой. Исследование поверхности Титана затруднено из-за густого облачного слоя. Температура составляет минус 170-180 градусов, а давление у поверхности в 1,5 раза выше, чем у Земли.
Есть на Титане озера, реки и моря из этана и метана, а также высокие горы, которые состоят в основном изо льда. По предположениям некоторых ученых, вокруг каменного ядра, которое в диаметре достигает 3400 километра, есть несколько ледяных слоев с различными типами кристаллизации, а также, возможно, один слой из жидкости.
В ходе исследований на Титане был обнаружен огромный углеводородный бассейн - море Кракена. Его площадь составляет 400 050 квадратных километров. Согласно компьютерным расчетам и снимкам, сделанным с космического аппарата, состав жидкости во всех озерах приблизительно такой: этан (около 79 %), пропан (7-8 %), метан (5-10 %), водорода цианид (2-3 %), ацетилен, бутан, бутен (около 1 %). Согласно другим теориям, основными веществами являются метан и этан.
Титан - спутник, атмосфера которого в толщину достигает примерно 400 километров. Она содержит слои углеводородного “смога”. По этой причине поверхность данного небесного тела невозможно наблюдать при помощи телескопа.
Планета Титан получает очень мало энергии Солнца для обеспечения динамики процессов в атмосфере. Ученые высказали мнение, что энергию для перемещения атмосферных масс обеспечивает сильное приливное воздействие планеты Сатурн.
Вращение и орбита
Радиус орбиты Титана составляет 1221870 километров. За ее пределами нахдятся такие спутники Сатурна, как Гиперион и Япет, а внутри - Мимас, Тефия, Диона, Энцелад. Орбита Титана проходит вне
Полный оборот вокруг своей планеты Титан-спутник делает за пятнадцать дней, двадцать два часа и сорок одну минуту. Скорость движения по орбите равна 5,57 километрам в секунду.
Как и многие другие, спутник Титан относительно Сатурна вращается синхронно. Это означает, что время вращения его вокруг планеты и вокруг своей оси совпадают, в результате чего Титан всегда повернут одной стороной к Сатурну, поэтому на поверхности спутника есть точка, в которой Сатурн всегда представляется висящим в зените.
Наклон оси вращения Сатурна обеспечивает на самой планете и ее спутниках. Например, последнее лето на Титане закончилось в 2009 году. При этом длительность каждого сезона составляет примерно семь с половиной лет, так как полный оборот вокруг звезды Солнце планета Сатурн делает за тридцать лет.
Для той категории ученых-энтузиастов, которым интересно существование пригодных для освоения внеземных миров, известная фраза: «Есть ли жизнь на Марсе, нет ли жизни на Марсе», перестала сегодня быть актуальной. Оказалось, что в пределах Солнечной системы существуют миры, которые в этом аспекте куда более интересны, чем Красная Планета. Яркий тому пример – самый крупный спутник Сатурна Титан. Выяснилось, что это небесное тело очень похоже на нашу планету. Информация, которой сегодня располагают ученые, допускает существование научной версии, что жизнь на Титане спутнике Сатурна — вполне реальный факт.
Чем же для землян так интересен Титан?
После того, как человек десятки лет безуспешно пытался найти в пределах нашей Солнечной системы мир, который хотя бы издали напоминал нашу Землю, информация о Титане вселила в научное сообщество надежду. Вплотную данным небесным телом ученые стали интересоваться, начиная с 2005 года, когда на поверхность одного из крупнейших спутников Солнечной системы совершил посадку автоматический зонд «Гюйгенс». В течение последующих 72 минут бортовая фото и видеокамера космического аппарата передавала на Землю фото поверхности этого объекта и другие видеоматериалы об этом далеком мире. Даже за столь ограниченное время, отведенное для инструментальных исследований далекого спутника, ученые сумели получить исчерпывающий объем информации.
Посадка на поверхность Титана осуществлялась в рамках международной программы «Кассини-Гюйгенс», направленной на изучение Сатурна и его спутников. Запущенная в далеком 1997 году, автоматическая межпланетная станция «Кассини» выступает общей разработкой ЕКА и НАСА для детального изучение Сатурна и окружающей области этой планеты. Через 7 лет полета по просторам Солнечной системы станция доставила на Титан космический зонд «Гюйгенс». Этот уникальный аппарат является плодом совместной работы специалистов НАСА и итальянского космического агентства, команда которого возлагала на этот полет большие надежды.
Результаты, которые ученые получили с работающей станции «Кассини» и с борта зонда «Гюйгенс», оказались бесценными. Несмотря на то, что далекий спутник предстал перед взором землян огромным безмолвным царством льда, последующее детальное изучение поверхности объекта изменило представление о Титане. На снимках, полученных с помощью зонда «Гюйгенс», удалось разобрать в мельчайших деталях поверхность спутника Сатурна, которая в основном состояла из твердого водяного льда и осадочных наслоений органической природы. Оказалось, что плотная и непроницаемая атмосфера далекого спутника обладает практически таким же составом, как и земная воздушно-газовая оболочка.
В дальнейшем Титан подкинул ученым еще один серьезный бонус. Впервые в истории освоения и изучения внеземного пространства за пределами Земли была найдена жидкая материя одной и той же природы, что была на планете Земля в ранние годы ее существования. Рельеф небесного тела дополняют огромный океан, многочисленные озера и моря. Все это дает повод считать, что мы имеем дело с небесным телом, которое могло бы быть еще одним оазисом жизни в нашей Солнечной системе. Исследования состава атмосферы и жидкой среды спутника Сатурна выявили присутствие необходимых для жизни организмов полезных веществ. Допускается, что при соблюдении определенных условий в процессе изучения этого небесного тела, могут быть обнаружены живые организмы на Титане.
В связи с этим, становится актуальным последующее изучение крупнейшего спутника Сатурна. Высока вероятность того, что наряду с Марсом именно Титан может стать вторым космическим домом для человеческой цивилизации.
Академическое представление о Титане
Размеры Титана позволяют ему тягаться с планетами Солнечной системы. Это небесное тело имеет диаметр 5152 км, что больше диаметра Меркурия (4879 км) и немногим меньше Марса (6779 км). Масса Титана составляет 1,3452·1023 кг, что в 45 раз меньше массы нашей планеты. По своей массе спутник Сатурна является вторым в Солнечной системе, уступая спутнику Юпитера — Ганимеду.
Несмотря на свои впечатляющие размеры и массу, Титан имеет невысокую плотность, всего 1,8798 г/см³. Для сравнения, плотность материнской планеты Сатурн составляет всего 687 к/м3. Ученые выявили у спутника слабое гравитационное поле. Сила притяжения на поверхности Титана слабее земных параметров в 7 раз, а ускорение свободного падения такое же, как и на Луне — 1,88 м/с2 против 1,62 м/с2.
Характерной особенностью является положение Титана в космосе. Крупнейший спутник Сатурна вращается вокруг своей материнской планеты по эллиптической орбите со скоростью 5,5 км/с, находясь вне области колец Сатурна. Среднее расстояние от Титана до поверхности Сатурна составляет 1, 222 млн. км. Вся эта система находится от Солнца на удалении 1 млрд. 427 млн. км, что в 9,5 раз больше расстояния между нашим центральным светилом и Землей.
Как и наш спутник, «Луна Сатурна» повернута к нему всегда одной стороной. Это вызвано синхронностью вращения спутника вокруг собственной оси с периодом обращения Титана вокруг материнской планеты. Полный оборот вокруг Сатурна его крупнейший спутник совершает за 15 земных суток. Ввиду того, что Сатурн и его спутники имеют достаточно высокий угол наклона оси вращения к оси эклиптики, на поверхности Титана присутствуют времена года. Каждые 7,5 земных лет на спутнике Сатурна лето сменяется холодным зимним периодом. По астрономическим наблюдениям сегодня на стороне Титана, которая обращена к Сатурну, стоит осень. В скором времени спутник скроется от солнечных лучей за матерью-планетой и титановскую осень сменит долгая и лютая зима.
Температуры на поверхности спутника варьируются в пределах минус 140-180 градусов по Цельсию. Данные, полученные с борта космического зонда «Гюйгенс» выявили любопытный факт. Разница между значениями полярных и экваториальных температур составляет всего 3 градуса. Объясняется это наличием плотной атмосферы, которая препятствует воздействию солнечных лучей на поверхность Титана. Несмотря на высокую плотность атмосферы, из-за низких температур на Титане отсутствуют жидкие осадки. В зимний период поверхность спутника покрывает снег из этана, частиц водяного пара и аммиака. Это только малая толика того, что мы знаем о Титане. Интересные факты о крупнейшем спутнике Сатурна касаются буквально любой области, начиная с астрономии, климатологии и гляциологии, заканчивая микробиологией.
Титан во всей своей красе
Основная часть сведений о спутнике Сатурна до недавнего времени опиралась на визуальные наблюдения, полученные с борта космического зонда «Вояджер», промчавшегося в 1980 году мимо него на расстоянии 7000 км. Немного приоткрыл завесу тайны об этом космическом объекте телескоп «Хаббл». Получить представление о поверхности спутника не позволяла его плотная атмосфера, которая по плотности и толщине уступает только венерианской и земной воздушно-газовой оболочке.
Снять пелену тумана, царившего над этим небесным телом, помогла миссия автоматической станции «Кассини» в 2004 году. В течение четырех лет аппарат находился на орбите Сатурна, осуществляя последовательную фотосъемку его спутников и Титана в том числе. Исследования с зонда «Кассини» велись с помощью фотокамеры с инфракрасным фильтром и специального радара. Фотографии были сделаны с разных ракурсов на удалении 900-2000 км от поверхности спутника.
Кульминацией в изучении Титана стала посадка на его поверхность зонда «Гюйгенса», названного в честь открывателя спутника Сатурна. Аппарат, войдя в плотные слои атмосферы Титана, в течение 2,5 часов спускался на парашюте. За это время аппаратура зонда осуществляла изучение состав атмосферы спутника, фотографировала его поверхность с высоты 150, 70, 30, 15 и 10 километров. После длительного спуска космический зонд совершил посадку на поверхности Титана, зарывшись на 0,2-0,5 метра в грязный лед. После прилунения «Гюйгенс» работал еще чуть более часа, передавая на Землю через АМС «Кассини» массу полезной информации непосредственно с поверхности спутника. Благодаря снимкам, сделанным с борта АМС «Кассини» и зонда «Гюйгенс», командой исследователей была составлена карта Титана. Помимо этого, ученые теперь владели подробной информацией о его атмосфере, данными о климате на поверхности и особенностях рельефа.
Атмосфера спутника
В ситуации с Титаном ученым впервые в процессе изучения и исследования небесных тел Солнечной системы представилась возможность изучить атмосферу детально. Как и предполагалось, спутник Сатурна имеет плотную и хорошо развитую атмосферу, которая не только по многим параметрам напоминает газовую оболочку Земли, но и превосходит ее по массе.
Толщина атмосферного слоя Титана составила 400 км. Каждый слой атмосферы имеет свой состав и концентрацию. Газовый состав является следующим:
- 98,6% оставляет азот N;
- 1,6% в атмосфере приходится на метан;
- незначительное количество этана, соединений ацетилена, пропана, углекислый и угарный газ, гелий и циан.
Концентрация метана в атмосфере спутника, начиная с высоты 30 км, меняется в сторону уменьшения. По мере приближения к поверхности спутника количество метана снижается до 95%, а вот концентрация этана увеличивается до 4-4,5%.
Характерной особенностью воздушно-газовой прослойки спутника Титана является ее антипарниковый эффект. Наличие в нижних слоях атмосферы углеводородных органических молекул нейтрализует парниковый эффект, создаваемый огромной концентрацией метана. В результате поверхность небесного тела из-за присутствия углеводородов равномерно охлаждается. Эти же процессы и гравитационное поле Сатурна, обуславливают циркуляцию атмосферы Титана. Подобная картина способствует образованию в атмосфере спутника Сатурна активных климатических процессов.
Следует отметить, что атмосфера спутника постоянно теряет в весе. Это связано с отсутствием у небесного тела мощного магнитного поля, которое не в состоянии удерживать воздушно-газовую оболочку, оказавшуюся под постоянным воздействием солнечного ветра и гравитационных сил Сатурна. На сегодняшний день атмосферное давление на спутнике окольцованного гиганта составляет 1,5 атм. Это неизменно отражается на погодных условиях, которые меняются в зависимости от концентрации газов в атмосфере Титана.
Основную работу по созданию погоды на Титане выполняют плотные облака, которые в отличие от земных воздушных масс, состоят из органических соединений. Именно эти атмосферные образования являются источником осадков на крупнейшем спутнике Сатурна. Из-за низких температур атмосфера у небесного тела сухая. Наибольшая концентрация облачности выявлена в полярных областях. Из-за низких температур влажность в атмосфере крайне низкая, поэтому осадки на Титане — это кристаллы метанового льда и изморозь, состоящая из соединений азота, этана и аммиака.
Поверхность Титана и его строение
Спутник Сатурна располагает не только интересной атмосферой. Его поверхность крайне любопытный с точки зрения геологии объект. Под толстым одеялом метана фотообъективы и камеры космического зонда «Гюйгенс» обнаружили целые материки, разделенные многочисленными озерами и морями. Как и на Земле, на материках предостаточно скалистых и горных образований, присутствуют глубокие расщелины и впадины. Их сменяют обширные равнины и долины. В экваториальной части небесного тела частицами гидрокарбонатного и водяного льда сформирована обширная область дюн. Предполагается, что в одну из таких дюн и совершил прилунение космический зонд «Гюйгенс».
Полное сходство с живой планетой добавляет присутствие жидкой структуры. На Титане обнаружены реки, которые имеют истоки, извилистые русла и дельты – места впадения потоков в морские бассейны. По данным, взятым со снимков, некоторые реки Титана имеют длину русла более 1000 км. Практически вся жидкая масса Титана сосредоточена в морских бассейнах и озерах, которые занимают внушительную площадь — до 30-40% все площади поверхности этого небесного тела.
Доказательством присутствия на поверхности спутника больших скоплений жидкой среды стало огромное светлое пятно, которое долго время сбивало с толку астрономов. Впоследствии было доказано, что яркая область на Титане — это огромный бассейн жидких углеводородов, получивший название море Кракена. По площади этот мнимый водоем больше чем крупнейшее озеро Земли – Каспийское море. Другим не менее интересным объектом является море Лигеи — крупнейший естественный резервуар для жидкого метана и этана.
Точная информация о составе жидкой среды морей и озер Титана была добыта благодаря работе АМС «Касссини». Используя данные фотоснимков и компьютерного моделирования, в земных условиях был определен состав жидкости на Титане:
- этан составляет 76-80%;
- пропана в морях и озерах Титана 6-7%;
- на метан приходится 5-10%.
Помимо основных элементов, представленных в виде замороженных газов, в жидкости присутствует цианид водорода, бутан, бутен и ацетилен. Основное скопление воды на Титане имеет несколько отличную от земной формы природу. На поверхности спутника обнаружены огромные по объему отложения перегретого льда, состоящего из воды и аммиака. Допускается, что под поверхностью могут находиться обширные естественные резервуары, наполненные жидкой водой с растворенным в ней аммиаком. В этом аспекте интересно и внутренне строение спутника.
Сегодня выдвигаются различные версии о внутреннем строении Титана. Как и в случае со всеми планетами земной группы, он имеет твердое ядро, не железно-никелевое, как на четырех первых планетах Солнечной системы, а каменное. Его диаметр примерно составляет 3400-3500 км. Далее начинается самое интересное. В отличие от Земли, где вслед за ядром начинается мантия, на Титане это пространство заполнено плотными спрессованными слоями водяного льда и гидрата метана. Вероятно, между отдельными слоями имеется жидкая прослойка. Однако, несмотря на свою холодность и каменную природу, спутник находится в активной фазе и на нем наблюдаются тектонические процессы. Этому способствует приливные силы, которые вызваны гигантской гравитацией Сатурна.
Возможное будущее Титана
Судя по данным исследований, проведенных в последнее десятилетие, человечество имеет дело с уникальным объектом Солнечной системы. Оказалось, что Титан является единственным небесным телом, помимо Земли, которому характерны все три типа активности. На спутнике Сатурна наблюдаются следы постоянной геологической активности, являющиеся подтверждением его живой тектонической деятельности.
В немалой степени интересна и природа поверхности Титана. Ее структура, состав и рельеф говорят в пользу того, что поверхность спутника Сатурна находится в постоянном движении. Здесь, как и на Земле, под воздействием ветров и осадков наблюдается эрозия почвы, происходит выветривание горных пород и отложение осадков.
Состав атмосферы спутника и циркуляционные процессы, происходящие в ней, сформовали климат на Титане. Все перечисленные признаки говорят в пользу того, что на Титане в определенных условиях может существовать жизнь. Естественно, это будет отличная от земных организмов форма жизни, однако само ее существование станет колоссальным открытием для человечества.
Если у вас возникли вопросы - оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них
Загрузка...
