Иногда нашу голубую Землю называют планета-океан. Но этому названию соответствует в большей мере достаточно интересный спутник Сатурна Титан. На нем обнаружена вода, покрывающая его поверхность бескрайним океаном. Возможно, именно там сейчас под оранжевой атмосферой и под мощной ледяной корой, в глубинах холодных вод зарождается жизнь?
Титан - второй по величине спутник в Солнечной системе, его диаметр составляет 5152 километров. Только спутник Юпитера Ганимед (диаметр 5268 километров) превосходит его по величине. Титан обращается по слегка эллиптической орбите вокруг Сатурна, и сама его орбита проходит за знаменитыми кольцами планеты-гиганта. Обнаружил этот интересный спутник Сатурна голландский астроном Христиан Гюйгенс в 1655 году, а название "Титан" стало общеизвестным и принятым только с 1847 года, когда была опубликована статья Джона Гершеля, предложившего это имя крупнейшему спутнику Сатурна.
Подобно нашей Луне, Титан демонстрирует феномен синхронного вращения относительно Сатурна, то есть всегда обращен к планете одной стороной. Он обходит гиганта за 15 дней, 22 часа и 41 минуту, совершая точно один оборот вокруг своей оси вращения. Этот временной баланс возникает благодаря приливным явлениям, возникающим на спутнике из-за сил притяжения.
Космический аппарат "Вояджер" впервые исследовал Титан, увидел его плотную и непрозрачную атмосферу и точно измерил диаметр. В итоге он оказался геологически активным небесным телом - ядро Титана согревает спутник изнутри, а наружный слой ледяной "коры", расположенный под 400-километровой атмосферой охлажден до -180 °C! В самой же атмосфере львиную долю составляет азот, кислород полностью отсутствует, и еще есть примеси аргона и метана.
Миссия "Кассини" шестикратно пролетала мимо Титана и подробно его исследовала с 2006 года по 2011 год. Форма поверхности спутника при его прохождении по орбите изменялась - поскольку орбита эллиптическая, в моменты минимального приближения к Сатурну Титан становился слегка "вытянутым" из-за приливных горбов, а на максимальном отдалении - практически сферическим. При этом приливные горбы, изменяя диаметр спутника, увеличивали его почти на 10 метров! Это значит, что под твердой корой есть легко подвижный слой.
Скорее всего, это вода, причем целый "титанический" океан! Он может иметь огромную глубину и простираться до 200 километров в глубь от "коры" толщиной в 50 километров. Проявления вулканизма могут быть источниками метана, обнаруженного в большом количестве в верхней атмосфере спутника.
Это должно приводить к возникновению парникового эффекта и повышению температуры в атмосфере спутника. Но в нижних слоях стоит густой оранжевый туман, состоящий из органических молекул, и он хорошо поглощает солнечное излучение и выпускает наружу инфракрасное излучение от поверхности. Этот "антипарниковый" эффект охлаждает поверхность Титана примерно на 10 градусов.
Климат Титана - настоящий ребус для ученых-климатологов. Какова роль метана, спутника нефтяных месторождений на Земле в формировании "титанической" погоды? Предполагают, что моря из этого сжиженного газа могут колыхаться на его ледяной "коре", испаряться и конденсироваться в облака, проливаться метановыми дождями на поверхность.
Тем не менее, этот круговорот метана в атмосфере спутника должен пополняться из глубинных источников (подобно круговороту воды на Земле). Следует заметить, что метан - это летучее и неустойчивое химическое соединение, поэтому-то в атмосфере и были обнаружены многочисленные варианты органических молекул. Спускаемый аппарат "Гюйгенс" позволил создать модель циркуляции атмосферы Титана. Однако еще далеко не все загадки таинственного Спутника Сатурна разгаданы - многие из них по-прежнему ждут тех, кто сможет дать на них исчерпывающие ответы.
Титан один из 62 спутников планеты Сатурн, 6-ой планеты Солнечной системы. Его поверхность похожа на поверхность Земли, на поверхности можно встретить горы и равнины, как на Земле. Но самое главное на Титане найдены реки, озера и даже моря, такой находки ученые не наблюдали больше нигде в Солнечной системе, кроме Земли. Если здесь имеется вода, то он может быть обитаемым. Для того чтобы это узнать, нужно было определить, откуда на спутнике Сатурна взялась вода. После изучения поверхности Титана, исследовательской обсерваторией “Касини”, запущенной из США, штат Флорида в 1997 году, оказалось, что на Титане, как и на Земле, идут дожди.
Титан – Самый крупный спутник Сатурна.
Дожди на спутнике Сатурна сильно отличаются от земных дождей. У дождя Титана капли в двое больше и их скорость падения на поверхность спутника в 10 раз меньше. После подробного и долгого изучения дождя было установлено, что капли состоят не из воды, а из метана. Но это не значит что там нет воды. Вода была обнаружена, но не сразу, ее не искали в камнях, которыми вода стала из-за низкой температуры. Ведь температура на спутнике Сатурна опускается до -180°C
Взяв во внимание то, что метан – это газ, который вырабатывают бактерии, ученые уже выдвинули предположение, что Титан обитаем. Тут мнения ученых разделились: первая половина ученых считает, что здесь могут существовать максимум микроорганизмы; но вот другие ученые абсолютно противоположного мнения и заявляют, что Титан населяет разумная внеземная цивилизация.Мнения ученых сходятся в одном – эта форма жизни абсолютно не похожа не земную. Но пока никакая жизнь не была обнаружена.
На Титане существует плотная атмосфера, что дает возможность существования жизни. Эта атмосфера очень похожа на земную, есть только небольшое отличие – у Земли 1/3 воздуха это кислород, а 2/3 это азот. У титана воздух состоит почти из чистого азота, для человека это благоприятный газ не опасный для дыхания. Давление воздуха здесь немного больше чем на Земле.
Ученые всего мира работают над программой освоения Титана. На сегодня главная задача- построить космический корабль, для отправления его на спутник Сатурна. В дальнейшем, если это будет нужно, он может стать запасной планетой для людей, но до этого еще далеко. Все что сейчас нам остается это только размышлять на эту тему и изучать спутник Сатурна.
Теория о внеземной жизни.
Если говорить о возможности внеземной жизни и верить в теорию о , которая говорит о том, что наша Вселенная не уникальна и существует множество других Вселенных, похожих на нашу, но немного отличаются. Если верить в эту теорию, то внеземная жизнь может существовать совсем не там, где мы ищем. Другая форма жизни может существовать на нашей планете, но в параллельной Вселенной.
Название спутника:
Титан;
Диаметр: 5152 км;
Площадь пов-ти : 83 000 000 км²;
Объем : 715,66×10 8 км³ ;
Масса : 1,35×10 23 кг;
Плотность : 1880 кг/ м³;
Период вращения : 15,95 суток;
Период обращения : 15,95 суток;
Расстояние от Сатурна : 1 161 600 км;
Орбитальная скорость : 5,57 км/ с;
Длина по экватору : 16 177 км;
Наклон орбиты : 0,35°;
Ускор. свободного падения: 1,35 м/с²;
Спутник : СатурнаТитан
- самый крупный спутник Сатурна , а также второй по величине спутник Солнечной системе . Долгое время считалось, что Титан - самая большая луна Солнечной системы. С момента современных исследований ученые обратили внимание на размер спутника Юпитера Ганимед , у которого радиус (2634 км) на 58 км больше чем у Титана (2576 км). Спутник Сатурна не только крупнее остальных лун, но и даже некоторых планет. Например радиус первой планеты от Солнца Меркурий составляет 2440 км, что на 136 км меньше радиуса Титана, а последняя планета Солнечной системы - Плутон , по объему в 10 меньше спутника. Размер Титана
среди планет близок к Марсу (радиус 3390 км), а ихние объемы находятся в соотношении 1:2,28 (в пользу Марса). Кроме того Титан - самое плотное тело среди всех спутников Сатурна. А масса крупнейшей луны больше других спутников Сатурна вместе взятых. На долю Титана приходится более 95 % массы всех спутников Сатурна. Это немного похоже на соотношение массы Солнца и всех остальных тел в Солнечной системы . Где на массу звезды приходится более 99 % массы всей Солнечной системы. Плотность и масса
Титана 1880 кг/м³ и 1,35×10 23 кг схожа со спутниками Юпитера — Ганимедом (1936 кг/м³, 1,48×10 23 кг) и Каллисто (1834 кг/м³, 1,08×10 23 кг).
Титан - двадцать второй спутник Сатурна. Его орбита расположена дальше чем Диона, Тефия и Энцелад , однако почти в три раза ближе чем орбита Япета. Титан находится вне колец Сатурна на расстоянии 1 221 900 км от центра планеты и не ближе чем 1 161 600 км от внешних слоев атмосферы Сатурна. Полный оборот спутник совершает почти за 16 земных суток, а точнее за 15 дней 22 часа и 41 минуту со средней скоростью 5,57 км/с. Это в 5,5 раз быстрее вращения Луны вокруг Земли . Как Луна и многие другие спутники планет в Солнечной системе,
Титан имеет синхронное вращение относительно планеты, ставшее результатом действия приливных сил. Это означает, что периоды вращения вокруг своей оси и обращения вокруг Сатурна совпадают, и спутник повёрнут к планете всегда одной и той же стороной. На Титане, как и на Земле, присутствует смена времен года, поскольку ось вращения Сатурна наклонена относительно его экватора на 26,73°. Тем не менее планета настолько отдалена от Солнца (1,43 млрд км), что такие климатические сезоны длятся по 7,5 лет каждый. Т.е Зима, Весна, Лето и Осень на Сатурне и его спутниках, в том числе и Титане, чередуются каждые 30 лет - именно столько времени необходимо Сатурианской системе
чтобы полностью обернуться вокруг Солнца.
Титан, как и все остальные крупные спутники Солнечной системы , был открыт еще в эпоху Средневековья. Хотя оптика и телескопы того времени сильно уступали современным, все же 25 марта 1655 года астроному Христиану Гюйгенсу удалось заметить рядом с Сатурном яркое тело, которое, как он установил, каждые 16 дней появляется в одной и том же месте диска Сатурна и следовательно оборачивается вокруг планеты. После четырёх таких оборотов, в июне 1655 года, когда кольца Сатурна имели низкий наклон относительно Земли и не мешали наблюдению, Гюйгенс окончательно удостоверился, что обнаружил спутник Сатурна. С момента изобретения телескопа это был второй случай открытия спутника, через 45 лет после обнаружения Галилеем четырёх крупнейших лун Юпитера . Почти два века спутник не имел конкретного названия. Настоящее имя Титану было предложено Джоном Гершелем - английским астрономом и физиком в 1847 году, в честь родного брата Кроноса - Титана.
Размер Титана (слева внизу) в сравнении с Луной (слева вверху) и Землей (справа).
Титан в 15 раз меньше Земли и в 3,3 раз больше Луны
Атмосфера и климат
Титан - единственный спутник Солнечной системы имеющий довольно плотную и толстую атмосферу. Она заканчивается на высоте около 400 км от поверхности спутника, что в 4,7 раз выше чем атмосфера Земли (за условную границу между воздушной оболочкой Земли и космосом принимают Линию Кармана на высоте 85 км от Земной поверхности). Атмосфера Титана имеет среднюю массу 4,8×10 20 кг, что почти в 100 раз тяжелее Земного воздуха (5,2×10 18 кг). Тем не менее из-за слабой гравитации, ускорение свободного падения на спутнике составляет всего 1,35 м/с² - 7,3 раза слабее чем Земное притяжение, и поэтому, по мере, спуска давления у поверхности Титана поднимается лишь до 146,7 кПа (всего в 1,5 раза больше земной атмосферы). Атмосфера Титана во многом схожа с Земной. Ее нижние слои также подразделяется на тропосферу и стратосферу . В тропосфере температура с высотой падает, с —179 °C на поверхности и до —203 °C на высоте 35 км (на Земле тропосфера заканчивается на высоте 10-12 км). До высоты 50 км простирается обширная тропопауза, где температура остается практически постоянной. А затем температура начинает расти минуя стратосферу и мезосферу – примерно 150 км от поверхности. В ионосфере на высоте 400-500 км температура поднимается до максимальной отметки - примерно —120-130 °C.
Воздушна оболочка Титана состоит почти целиком на 98,4 % из азота, остальные 1,6 % - это метан и аргон, которые преобладают в основном в верхних слоя атмосферы. В этом тоже спутник похож на нашу планету , поскольку Титан и Земля - единственные тела Солнечной системы , атмосферы которых в большинстве состоят из азота (на поверхности Земли концентрация азота составляет 78,1 %). Титан не обладает существенным магнитным полем, поэтому верхние слои воздушной оболочки сильно подвержены солнечному ветру и космическому излучению. В верхних слоях атмосферы , под воздействием ультрафиолетового солнечного излучения метан и азот образуют сложные углеводородные соединения. Некоторые из них содержат не менее 7 атомов углерода. Если спустится к поверхности Титана и посмотреть вверх, то небо будет оранжевого цвета, поскольку плотные слои атмосферы довольно неохотно выпускают из себя солнечные лучи. Так же такую окраска воздуха могут образовывать органические соединения, включающие в себя атомы азота в верхних слоя атмосферы.
Сравнение Земной атмосферы и атмосферы Титана. Воздух обоих тел в основном
состоит из азота: Титан - 94,8 %, Земля - 78,1 %. Кроме того в средних слоях
тропосферы Титана, на высоте 8-10 км содержится около 40 % метана, который
под давлением конденсируется в метановые облака. Затем на поверхность
выпадают дожди из жидкого метана, как на Земле - вода
Снимок Титана с борта космического аппарата "Кассини". Атмосфера спутника настолько
плотная и непрозрачная, что увидеть поверхность из космоса невозможно
Интересной темой для обсуждения Титана является несомненно климат спутника
. Температура у поверхности Титана составляет в среднем −180 °С. Из-за плотной и непрозрачной атмосферы разница температуры между полюсами и экватором составляет всего 3 градуса. Такие низкие температуры и высокое давление противодействуют таянию водяного льда, вследствие чего в атмосфере практически не содержится воды. У поверхности воздух почти полностью состоит из азота, а при подъеме концентрация азота уменьшается, а увеличивается содержания этана C 2 H 6 и метана CH 4 . На высоте 8-16 км относительная влажность газов повышается до 100 % и конденсируется в разряженные метановые и этановые облака
. Давление на Титане достаточное для поддержания этих двух элементов не в газообразном, как на Земле, состоянии, а в жидком. Время от времени, когда облака накапливают достаточную влагу, на поверхность Титана, подобно Земным осадком, падают этано-метановые дожди
и образовывают целые реки, моря, а то и океаны из жидкого "газа". В марте 2007 года, во время близкого сближения со спутником, аппарат "Кассини" обнаружил в районе северного полюса несколько гигантских озёр, крупнейшее из которых достигает в длину 1000 км и по площади сравнимы с Каспийским морем
. Согласно исследованиям зонда и компьютерным расчетам такие озера состоят из углеродо-водородных элементов, таких как этан C 2 H 6 -79%, метан CH 4 -10%, пропан C 3 H 8 -7-8%, а также небольшое содержание цианида водорода 2-3 % и около 1% бутилена. Такие озера и моря, при земном атмосферном давлении (100 кПа или 1 атм), за считанные секунды рассеялись и превратились бы в газовые облака. Некоторые газы, такие как пропан и этан остались бы внизу, потому что они тяжелее воздуха, а метан сразу поднялся бы вверх и рассеялся в атмосфере. На Титане же совсем по другому. Низкие температуры и давление в 1,5 раза выше Земного, поддерживают эти вещества в достаточной плотности для жидкого состояния. Учеными не исключается тот факт, что на спутнике Сатурна в таких морях и озерах вполне может существовать жизнь. На Земле жизнь образовалась за счет взаимодействия и активности жидкой воды, на Титане
же вместо воды вполне может служить этан и метан. Понятно речь идет не о крупных и даже мелких животных, а об микроскопических, простейших организмах. Например бактерий, которые поглощают молекулярный водород и питаются ацетиленом и выделяют при этом метан. Как Земные животные вдыхают кислород и выдыхают углекислый газ.
Ветер
на поверхности спутника очень слабый его скорость не более 0,5 м/c, однако при подъеме он усиливается. Уже на высоте 10-30 км ветра дуют со скоростью 30 м/с и их направление совпадает с направлением вращения спутника. На высоте 120 км от поверхности ветер переходит в мощнейшие вихревые бури и ураганы скорость которых поднимается до 80-100 метров в секунду.
Обзор панорамы Титана в представлении художника. Озеро из метана, окруженное скалистыми
горными структурами имеет темно-желтый или светло-коричневый цвет и красиво гармонирует
с небом оранжевого оттенка, как синее море - с голубой атмосферой Земли
Главными элементами в обороте и взаимодействия атмосферы служит метан и этан,
которые могут образовываться в недрах Титана и выбрасываться в воздух при
извержении вулканов. В нижних слоях атмосферы они конденсируется в жидкость
и образует облака, а затем выпадает на поверхность в качестве метановых и этановых дождей
Поверхность и строение
Поверхность Титана, как и большинство спутников Сатурна делится на темные и светлые области, которые отделяются друг от друга четкими границами. Подобно Земле, поверхность спутника делят на участки суши - материки и жидкую часть - океаны и моря из жидких "газов" метана и этана. В около экваториальном районе в светлой области расположен крупнейший континент Титана - Ксанаду . Это огромный материк, размером с Австралию, представляет из себя возвышенность, состоящую из горных массивов. Горные хребты материка возвышаются в высоту более 1 км. По ихнем склонам, подобно Земным ручьям, стекают жидкие реки, образовывая на ровных поверхностях метановые озера . Часть, более хрупких горных пород, подвержена эрозии, а от метановых дождей и стекающихся вниз по склонам ручьев из жидкого метана, в горах постепенно образуются пещеры. Темная область Титана образовывается за счет скопления частиц углеводородной пыли, выпадающей из верхних слоёв атмосферы, смываемой метановыми дождями с возвышенностей и приносимой в экваториальные районы ветрами.
Точно сказать какое внутреннее строение Титана очень трудно. Предположительно в центре расположено твердое ядро из каменных пород, размером 2/3 радиуса Титана (около 1700 км). Выше ядра находится мантия состоящая и плотного водяного льда и гидрата метана. За счет приливных сил Сатурна и близ лежащих спутников, ядро спутника нагревается, а образующаяся внутри энергия, выталкивает горячие горные породы на поверхность. Кроме того, как и на Земле , в недрах Титана происходят радиоактивные распады химических элементов, что служит дополнительной энергией для извержения вулканов.
В апреле 1973 года в сторону планет-Гигантов был запущен космический аппарат НАСА "Пионер-11" . Уже через полгода он совершил гравитационный маневр вокруг Юпитера и направился дальше в сторону Сатурна . А в сентябре 1979 года зонд прошел в 354 000 км от внешней атмосферы Титана. Такое сближение помогло ученым установить, что температура на поверхности слишком низкая для поддержания жизни. Через года "Вояджер-1" приблизился к спутнику на 5600 км, сделал множество довольно качественных снимков атмосферы, определил массу и размеры спутника, а также некоторые орбитальные характеристики. В 90-хх годах, с помощью мощной оптики телескопа "Хаббл" была более детально изучены атмосфера Титана - в частности метановые облака . Ученые выяснили, что газообразный метан, подобно водяному пару, в верхних слоях увлажняется и переходит в жидкое состояние. Затем, в таком виде, выпадает на поверхность в качестве осадков.
Последним и более значимым этапом в исследовании Титана, считается миссия межпланетной космической станции "Кассини-Гюйгенс" . Первый пролет мимо Титана он совершил 26 октября 2004 года на расстоянии всего 1200 км от поверхности. С такого близкого расстояния зонд подтвердил наличие метановых рек и озер . Спустя 2 месяца 25 декабря "Гюйгенс" отделился от внешнего зонда и начал четырехсот километровое погружение сквозь непрозрачные слои атмосферы Титана. Спуск продолжался 2 часа и 28 минут. За это время бортовые приборы обнаружили плотную метановую дымку (ярусы облаков) на высоте 18—19 км, где атмосферное давление составляло приблизительно 50 кПа (0,5 атм). Внешняя температура в начале спуска составляла −202 °C, в то время как на поверхности Титана оказалась примерно −180°C. Чтобы исключить ударное столкновение о поверхность спутника, аппарат спускался на специальном парашюте. В управлении космических полетов, наблюдавшие за погружением Гюйгенса, очень надеялись увидеть на поверхности жидкий метан. Но аппарат, вопреки желаниям, погрузился на твердую почву.
Проект будущего под названием " Titan Saturn System Mission". Это будет первое в истории мореплавание
за пределами Земли. Аппарат будет в течении 3-х месяцев бороздить океанские просторы из жидкого
метана и любоваться закатом гигантского Сатурна с его кольцами
Титан, спутник Сатурна - на самом деле удивительное место, где текут реки из метана, идёт дождь и снег, извергаются ледяные вулканы, а под поверхностью находится сплошной океан.
Спутник Сатурна Титан – один из самых загадочных и интересных миров, расположенных буквально по соседству с нами. Вообще, наша Солнечная система настолько разнообразна и содержит столько отличающиеся друг от друга собственные миры, что здесь можно встретить самые причудливые условия и явления. Лавовые озера и водяные вулканы, моря из метана и чуть ли не сверхзвуковые ураганы – всё это есть буквально по соседству.
Наши ближайшие соседи гораздо интереснее, чем принято думать. И сейчас вы узнаете об одном из них – спутнике по имени Титан. Это удивительное место, не похожее ни на одно другое.
Титан – уникальное место, не имеющее аналогов в Солнечной системе.
- Титан – крупнейший спутник Сатурна и второй по размеру спутник в Солнечной системе вообще после Ганимеда – спутника . Он больше Луны и даже Меркурия, который является самостоятельной планетой.
- Титан тяжелее Луны на 80%, и вообще его масса составляет 95% от массы всех спутников Сатурна.
- Титан имеет очень плотную атмосферу, чем не может похвастать ни один другой спутник, и даже не каждая планета. Например, у Меркурия её практически нет, а у Марса гораздо разреженнее. Даже земная атмосфера по плотности ей сильно уступает – давление у поверхности там в 1.5 раза больше земного, а толщина атмосферы в 10 раз больше.
- Атмосфера Титана состоит из метана и азота и совершенно непрозрачна из-за облаков в верхних слоях. Поверхность через неё увидеть нельзя.
- На поверхности Титана текут реки и есть озера и даже моря. Но состоят они не из воды, а из жидкого метана и этана. То есть этот спутник Сатурна сплошь покрыт углеводородами.
- В 2005 году на Титан совершил посадку зонд «Гюйгенс», который был доставлен туда аппаратом . Зонд не только сделал первые фотографии поверхности во время спуска, но и передал запись шума ветра.
- У Титана нет своего магнитного поля.
- Небо Титана имеет желто-оранжевый цвет.
- На Титане постоянно дуют ветры и часто случаются ураганы, особенно бурное движение происходит в верхних слоях атмосферы.
- Дожди на Титане из метана.
- Температура на поверхности – около -180 градусов по Цельсию.
- Под поверхностью Титана есть океан из воды с примесями аммиака. Поверхность преимущественно состоит из водяного льда.
- На Титане есть криовулканы, которые извергаются водой и жидкими углеводородами.
- Титан – перспективное место для поиска внеземной жизни, хотя бы в виде бактерий.
- Титан геологически активен.
Такой вот спутник Сатурна – бурлящий, кипящий и извергающийся, где вместо воды в основном углеводороды, хотя и воды тоже вполне достаточно. Так что не случайно ученые предполагают, что там может зародиться и некая примитивная жизнь – все компоненты для этого там есть, да и условия имеются вполне комфортные, пусть и не на самой поверхности.
Титан хоть и не планета, но это самое похожее на Землю место в Солнечной системе. Атмосфера, реки, вулканы, вода – все это там есть, хотя и в несколько ином качестве.
Открытие Титана
Спутник Сатурна Титан был открыт 25 марта 1655 года Христианом Гюйгенсом, голландским астрономом, математиком и физиком. Он имел самодельный 57-мм телескоп с увеличением около 50 крат. Вооружившись им, Гюйгенс наблюдал планеты, и у Сатурна обнаружил некое тело, которое за 16 дней делало полный оборот вокруг планеты.
До июня Гюйгенс наблюдал за этим странным объектом, пока кольца Сатурна не оказались в наименьшем раскрытии и не стали мешать наблюдениям. Тогда ученый убедился, что это спутник Сатурна, и подсчитал период его обращения – 16 дней и 4 часа. Назвал он его просто – Saturni Luna, то есть «Луна Сатурна». После открытия Галилеем спутников Юпитера это было второе открытие спутника у другой планеты с помощью телескопа.
Современное название спутник получил, когда Джон Гершель в 1847 году предложил все спутники Сатурна назвать именами сеттер и братьев бога Сатурна, а их к тому времени было известно семь.
В 1907 году Комас Сола, испанский астроном, наблюдал явление, когда центральная часть его диска становится ярче, чем края. Это послужило доказательством наличия на Титане атмосферы. В 1944 году Джерард Койпер с помощью спектрометра установил, что его атмосфера содержит метан.
Размеры и орбита Титана
Диаметр Титана – 5152 км, то есть 0.4 земных. По размеру это второй спутник после Ганимеда во всей Солнечной системе. До полета диаметр его считался 5550 км, то есть больше Ганимеда, и Титан считался рекордсменом. Однако оказалось, что ошибка возникала из-за очень толстой и непрозрачной атмосферы, и реальный размер самого спутника оказался несколько меньше.
Титан больше Луны на 50% и тяжелее её на 80%. Сила тяжести на нем – 1/7 земной. Состоит он примерно поровну из льда и скальной породы. Примерно такое же строение имеют , Каллисто, Ганимед.
Титан – достаточно крупный объект, поэтому имеет горячее ядро и проявляет геологическую активность. Однако происхождение этого спутника пока непонятно. Остается открытым вопрос, был ли он захвачен Сатурном извне или сразу образовался на орбите из газопылевого облака. Так как он сильно отличается от прочих спутников Сатурна, оставляя им на всех всего 5% массы, то теория захвата вполне может быть верной.
Радиус орбиты Титана – 1 221 870 километров. Он находится далеко за границей самого внешнего кольца. Благодаря такому удалению от планеты этот спутник отлично виден даже в небольшой телескоп. Полный оборот он совершает за 15 дней 22 часа и 41 минуту – Гюйгенс немного ошибся в своих расчетах, хотя и подсчитал довольно точно при его простейших средствах наблюдений.
Атмосфера Титана
Чем замечателен Титан, так это своей шикарной атмосферой, которой позавидовали бы многие планеты земного типа, кроме разве что Венеры. Толщина её 400 км, что десятикратно превышает земную, а давление у поверхности — 1.5 земных атмосферы. Марс бы точно обзавидовался!
Таким Титан увидел «Вояджер» В верхних слоях дуют мощные ветры, случаются сильные ураганы, однако возле самой поверхности ощущается всего лишь слабый ветерок. Чем выше, тем ветра сильнее, они совпадают с направлением вращения спутника. Выше 120 км очень сильная турбулентность. Но на высоте 80 км царит полный штиль – здесь некая зона затишья, куда не проникает ветер из нижних областей, и бури, расположенные выше. Возможно, на этой высоте разнонаправленные потоки воздуха компенсируют и гасят друг друга, хотя точно природа этого явления пока не выяснена.
На Титане идет дождь или снег из метана или этана из метановых и этановых облаков.
Однако состав воздуха там совсем не радует – 95% азота, а остальное в основном метан. Кстати, лишь на Земле и на Титане атмосфера состоит преимущественно из азота! В верхних слоях в метане под действием Солнца происходят процесс фотолиза и образуется смог из углеводородов, который мы видим в виде плотной облачной завесы. Это не позволяет видеть поверхность Титана.
Происхождение столь обширной атмосферы пока неясно, однако наиболее правдоподобной версией представляется активная бомбардировка Титана кометами на заре образования, 4 миллиарда лет назад. При столкновении кометы с поверхностью, богатой аммиаком, под действием огромного давления и температуры выделяется большое количество азота. Ученые подсчитали утечку атмосферы и пришли к выводу, что первоначальная атмосфера была в 30 раз тяжелее нынешней! А ведь она и сейчас очень даже не хилая.
Небо Титана примерно такого цвета, как на рисунке. Верхние слои атмосферы подвергаются действию солнечного света, ультрафиолета и радиации. Поэтому там постоянно происходят процессы расщепления молекул метана на различные углеводородные радикалы и ионы. Также происходит ионизация азота. В результате эти химически активные элементы постоянно образуют новые органические соединения азота и углерода, в том числе и очень сложные. Прямо какая-то биофабрика! Именно благодаря этим органическим соединениям атмосфера Титана выглядит желтой.
По расчетам, весь метан в атмосфере таким образом был бы теоретически израсходован за 50 миллионов лет. Однако спутник существует миллиарды лет и метана в его атмосфере меньше не становится. Это значит, что его запасы все время пополняются, возможно благодаря вулканической деятельности. Есть также теории, что метан могут выделять особые бактерии.
Поверхность Титана
Поверхность Титана нельзя увидеть, даже находясь вблизи спутника, не говоря о земных телескопах. Во всем виновата плотная облачность в верхних слоях атмосферы. Однако космические аппараты провели некоторые исследования в различных диапазонах и позволили многое узнать о том, что скрывается под облаками.
Мало того, в 2005 году зонд «Гюйгенс» отделился от станции «Кассини» и опустился прямо на поверхность Титана, передав первые настоящие панорамные фотографии. Спуск через толстую атмосферу занял более двух часов. Да и сам «Кассини» за годы, проведенные на орбите Сатурна сделал много фотографий как облачного покрова Титана, так и его поверхности в разных диапазонах.
Горы Титана, снятые зондом «Гюйгенс» с высоты 10 км. Поверхность Титана в основном ровная, без сильных перепадов. Однако кое-где встречаются и настоящие горные хребты высотой до 1 километра. Обнаружена и гора высотой 3337 метров. Также на поверхности Титана есть множество озер из этана, и даже целые моря – например, море Кракена по площади сравнимо с Каспийским морем. Имеется множество этановых рек или их русла. В месте приземления зонда «Гюйгенс» видно много камней округлой формы – это следствие воздействия на них жидкости, в земных реках камни также постепенно обтачиваются.
Камни в месте посадки зонда «Гюйгенс» имели округлую форму. Кратеров на поверхности Титана найдено немного, всего 7. Дело в том, что этот спутник обладает мощной атмосферой, которая спасает от небольших метеоритов. А если падают большие, то кратер довольно быстро засыпается разными осадками, обрушивается, размывается… В общем, погода делает свое дело, и довольно быстро от огромного кратера остается лишь аккуратная впадина. Да и большая часть поверхности Татана пока представляется белым пятном, изучена лишь небольшая её часть.
Одно из морей Титана — море Лигеи площадью 100 000 кв. км. По экватору Титан опоясан любопытным образованием, которое ученые поначалу принимали за метановое море. Однако оказалось, что это дюны из углеводородной пыли, которая выпала в виде осадков или была принесена ветром с других широт. Эти дюны располагаются параллельно и вытянуты на сотни километров.
Строение Титана
Все сведения о внутреннем строении Титана основаны на расчетах и наблюдениях за различными процессами на нем. Внутри него находится твердое силикатное ядро диаметром 3400 км – состоит оно из обычных скальных пород. Выше него расположен слой очень плотного водяного льда. Затем идет слой жидкой воды с примесью аммиака и еще один ледяной – собственно поверхность спутника. Верхний слой, кроме льда, содержит и скальные породы и все, что выпадает в виде осадков.
Строение Титана. Сатурн своим мощным притяжением оказывает сильное воздействие на Титан. Приливные силы «корежат» его и вызывают разогрев ядра и движение разных слоев. Поэтому на Титане наблюдается и вулканическая деятельность – там обнаружены криовулканы, которые извергаются не лавой, а водой и жидкими углеводородами.
Подповерхностный океан
Самое любопытное на Титане – возможное наличие подповерхностного океана – того самого водного слоя, который находится между поверхностью и ядром. Если он на самом деле есть, то сплошь охватывает весь спутник. Согласно расчетам, вода в нем содержит около 10% аммиака, который служит антифризом и снижает температуру замерзания воды, поэтому она там должна находиться в жидком виде. Также в воде может содержаться некоторое количество разных солей, как в земной морской воде.
Согласно данным, собранным «Кассини», такой подповерхностный океан должен существовать на самом деле, но расположен он на глубине около 100 км от поверхности. Также есть данные, что в воде содержатся большие количества солей натрия, калия и серы, и вода эта очень соленая. Поэтому вряд ли в ней возможна какая-либо жизнь. Однако этот вопрос продолжает волновать ученых и вызывает большой интерес. Благодаря этому Титан стал одним из приоритетных объектов для будущих исследований, как и Европа, спутник Юпитера, где также имеется подповерхностный океан. Ученым очень хочется проникнуть вглубь и посмотреть, что там в этих океанах есть, особенно поискать какие-нибудь формы жизни.
Жизнь на Титане
Хотя подповерхностный океан, скорее всего, слишком соленое и жестокое место для зарождения жизни, однако ученые не исключают, что на этом спутнике она все-таки может быть. Титан чрезвычайно богат углеводородами, причем там постоянно происходят разные химические процессы с их участием, постоянно образуются новые молекулы довольно сложных органических веществ. Поэтому зарождение простейшей жизни нельзя исключать.
Несмотря на довольно суровые условия, это вполне могло произойти в метановых и этановых озерах. Эти жидкости вполне могут заменить воду, а их химическая агрессивность даже ниже, чем у воды, и белки и нуклеиновые кислоты могут быть даже стабильнее, чем земные.
Вообще условия на Титане похожи на условия, которые были на Земле на этапе её зарождения, кроме чрезвычайно низких температур. Поэтому там вполне может произойти то, что произошло когда-то на Земле.
Замечено одно любопытное явление. Была гипотеза, что простейшие формы жизни на Титане вполне могли бы питаться молекулами ацетилена, а дышать водородом, выделяя метан. Так вот – согласно исследованиям «Кассини» у поверхности Титана практически нет ацетилена, а водород тоже куда-то исчезает. Это факт, но объяснения ему пока нет, и это вполне может быть результат наличия неких микроорганизмов. Так же факт, что атмосфера Титана постоянно подпитывается метаном, хотя солнечным ветром его немало сдувается в космос. Криовулканы – один из его источников, озера и моря – другой, а может, микроорганизмы тоже принимают участие в этом? На Земле ведь именно они преобразовали атмосферу и насытили её кислородом. Так что все это весьма любопытно и ждет дальнейших исследований.
И еще – когда Солнце станет красным гигантом, а это произойдет через 6 миллиардов лет, Земля погибнет. А вот на Титане станет теплее, и вот тогда этот спутник примет эстафету Земли. Пройдут миллионы лет, и там смогут развиться не только простейшие, но и сложные формы жизни.
Наблюдение спутника Сатурна Титана
Наблюдение Титана сложностей не вызывает. Это самый яркий из спутников Сатурна, однако невооруженным глазом его не увидеть. Но его вполне можно заметить в бинокль 7х50, хотя это и не так просто – яркость его около 9m.
В телескоп, даже 60-мм, Титан обнаружить очень просто. В более мощные инструменты он виден совершенно отчетливо на большом расстоянии от Сатурна. Например, в рефрактор хорошо виден не только Титан, но некоторые другие, более мелкие спутники Сатурна, окружающие его, словно рой. Конечно, диск его в небольшой инструмент увидеть не удастся. Для этого нужны апертуры более 200 мм. Если имеется телескоп с апертурой 250-300 мм, то можно наблюдать и прохождение тени Титана по диску планеты.
Особый интерес для исследователей Солнечной системы представляет самый большой спутник Сатурна Титан. Он принадлежит к числу крупнейших спутников планет. По данным "Вояджеров", диаметр Титана равен 5150 км. По своим размерам и массе он немного уступает только спутнику Юпитера Ганимеду и примерно в 2 раза превосходит нашу Луну.
Титан - единственный из спутников, обладающий плотной атмосферой. Еще из наземных наблюдений было известно, что в его атмосфере присутствует метан. Спектральные наблюдения, выполненные "Вояджером-1", подтвердили наличие метана, но одновременно показали, что его содержание в атмосфере невелико - около 1%, тогда как на 85 % атмосфера состоит из азота (в основном молекулярного) и на 12% - из инертного аргона. В небольших количествах обнаружен цианистый водород (НСМ) - синильная кислота (очень сильный яд), а также молекулярный водород.
Атмосферное давление у поверхности Титана примерно в 1,5 раза превышает атмосферное давление на поверхности Земли; температура составляет около -180 °С. Это близко к так называемой тройной точке метана, то есть температуре, при которой он может находиться одновременно в твердом, жидком и газообразном состоянии.
Вероятно, атмосфера Титана имеет сходство с первичными газовыми оболочками, какие имели Венера, Земля и Марс на заре своего существования. Но в отличие от этих планет на Титане температуры настолько низкие, что атмосфера могла сохраниться в своем первозданном виде. Следовательно, ее изучение могло бы пролить свет на проблему развития планетных атмосфер. Не исключено, что в тех физических условиях, которые сложились на Титане, метан играет там ту же роль, что и вода на Земле. А это значит, что под азотным небом Титана с метановых ледников могут течь метановые реки, а из облаков выпадать метановые дожди. Мир этого спутника Сатурна, видимо, исключительно своеобразный.
|
Все спутники, кроме огромного Титана, превосходящего по размерам Меркурий и имеющего атмосферу, сложены в основном изо льда (с некоторой примесью скальных пород у Мимаса, Дионы и Реи). Уникальным по яркости является Энцелад - он отражает свет, почти как свежевыпавший снег. Темнее всего поверхность Фебы, которая поэтому почти не видна. Необычна поверхность Япета: его передняя (по ходу движения) полусфера сильно отличается по отражательной способности от задней. Из всех больших спутников Сатурна только Гиперион имеет неправильную форму, возможно, из-за произошедшего некогда столкновения с массивным телом, например, с гигантским ледяным метеоритом. Поверхность Гипериона сильно загрязнена. Поверхности многих спутников в значительной степени кратерированы. Так, на поверхности Дионы обнаружен крупнейший десятикилометровый кратер; на поверхности Мимаса лежит кратер, вал которого так высок, что это явственно заметно даже на фотографиях. Кроме кратеров, на поверхностях ряда спутников существуют разломы, борозды, впадины. Наибольшая тектоническая и вулканическая деятельность обнаружена у Энцелада. |
Теперь каждый человек знает, что утечка нефти, будь то в почву, реку или океан, угрожает всему живому. И стоит только этому случиться, как в район экологического бедствия срочно отправляются специальные команды для ликвидации очага загрязнения. Но то, с чем мы боремся на Земле, на другой планете может составлять обычную природную среду, а возможно, и среду обитания. Ведь в необъятной Вселенной планетные миры могут быть совсем не похожи один на другой. Многообразны могут быть и формы жизни на них. И с чем только не повстречаются там будущие космические путешественники! Но такое трудно вообразить даже отчаянным фантазерам: нефтяные моря на планете! Оказывается, могут быть и такие планеты, материки которых омываются нефтяными морями. И не где-то в глубинах Галактики, а в нашей же Солнечной системе. Таким экзотическим небесным телом может быть спутник Сатурна Титан.
К сожалению, поверхность Титана не смогли увидеть даже "Вояджеры" из-за густой дымки. А наземная радиолокация поверхности Титана указывала якобы на то, что там плещется углеводородный (нефтяной!) океан...
В 2005 году спускаемый зонд КА "Кассини" впервые совершил посадку на Титан. Научное предвидение ученых во многом оправдалось. Титан - это действительно удивительный мир углеводородов - мир метана, где метан можно встретить буквально на каждом шагу. И хотя глобального нефтяного океана на Титане не оказалось, наличие естественных углеводородных бассейнов не исключено.