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.
Спутник Сатурна – Титан, самое похожее на Землю небесное тело. Совсем недавно ученые получили снимок, на котором впервые вне Земли была обнаружена материя в жидком состоянии. Кроме того на Титане была обнаружена атмосфера, схожая с Земной. Ранее с Титаном уже были связаны громкие научные открытия, например, в 2008 на Титане был обнаружен подземный океан. Возможно именно Титан, а не Марс, станет нашей будущей обителью..
Титан является вторым по величине спутником в Солнечной системе после Ганимеда. В Титане содержится 95 % массы всех спутников Сатурна. Сила тяжести на Титане составляет приблизительно седьмую часть от земной силы тяжести. Титан - единственный спутник в Солнечной системе, обладающий плотной атмосферой, и единственный спутник, поверхность которого практически невозможно наблюдать из-за густого слоя облаков. Давление у поверхности в 1,6 раза выше давления земной атмосферы. Температура - минус 170-180 °C
На Титане имеются моря, озёра и реки из метана и этана, а также горы, состоящие изо льда. Вероятно, вокруг каменного ядра, диаметром около 3400 км, имеется несколько слоев льда с разными типами кристаллизации и возможно слой жидкости. Ряд учёных выдвинули гипотезу о существовании глобального подповерхностного океана. Сравнение снимков «Кассини» за 2005 и 2007 годы показало, что детали ландшафта были смещены примерно на 30 километров. Поскольку Титан всегда повёрнут к Сатурну одной стороной, такой сдвиг может объясняться тем, что ледяная кора отделена от основной массы спутника глобальной жидкой прослойкой. Движение коры может вызывать циркуляция атмосферы, которая вращается в одном направлении (с запада на восток) и увлекает за собой кору. Если движение коры окажется неравномерным, то это станет подтверждением гипотезы о существовании океана. Предположительно он состоит из воды с растворённым в ней аммиаком.
Эта теория подтвердилась снимком отражающегося от поверхности Титана солнечного света, полученным в середине июля 2009 года с помощью космического аппарата Кассини. Снимок был публично представлен только в декабре 2009, на ежегодном совещании Американского геофизического сообщества в Сан-Франциско.
После этого ученым пришлось потратить еще немало времени, чтобы доказать, что обнаруженное яркое пятно является не чем иным, как солнечным бликом на поверхности озера, а не извержением вулкана или молнией. В результате дальнейшего анализа ученым удалось выяснить, что обнаруженный блик принадлежал огромному углеводородному бассейну Море Кракена, площадь которого - 400 тысяч квадратных километров, что больше площади крупнейшего озера Земли - Каспийского моря. Согласно данным «Кассини» и компьютерным расчётам, состав жидкости в озёрах следующий: этан (76-79 %). На втором месте находится пропан (7-8 %), на третьем - метан (5-10 %). Кроме того, озёра содержат 2-3 % цианида водорода, и около 1 % бутена, бутана и ацетилена. Согласно другим гипотезам, основными компонентами являются этан и метан.
Присутствие озер жидких углеводородов на поверхности Титана до сих пор не подвергалось сомнению с тех пор, как признаки огромных озер жидкости были обнаружены Кассини в процессе изучения поверхности Титана с помощью радиоволн. Ученые, на основании этих косвенных данных, даже сумели доказать наличие на Титане циклов глобальных оледенений и оттепелей, однако до сих пор астрономам не удавалось пробиться сквозь плотную углеводородную атмосферу Титана, чтобы запечатлить эти озера. Впервые команде исследователей, работающих с Кассини, это удалось сделать только теперь, когда в северном полушарии Титана, где сосредоточено большинство озер, закончилась зима и его поверхность начала вновь озаряться лучами Солнца.
"Удивительно, насколько поверхность Титана напоминает земную", - заявила в августе американский планетарный геолог Розали Лопес из Пасадены, после детального изучения поверхности Титана.
Титан обладает атмосферой, что тоже делает его похожим на Землю. Атмосфера Титана составляет около 400 километров в толщину и содержит несколько слоёв углеводородного «смога», из-за чего Титан является единственным спутником в Солнечной системе, поверхность которого невозможно наблюдать в телескоп. Также смог является причиной уникального для Солнечной системы антипарникового эффекта. Атмосфера на 98,6 % состоит из азота, а в приповерхностном слое его содержание уменьшается до 95 %. Таким образом, Титан и Земля - единственные тела в Солнечной системе с плотной атмосферой и преимущественным содержанием азота. На схеме показано строение Титана. В продолжение этой темы, советую почитать о путешествии на Марс и проекте Space X Илона Маска , который планирует воплотить жизнь на Марсе в реальность.
Титан получает очень мало солнечной энергии для того, чтоб обеспечить динамику атмосферных процессов. Вероятно, энергию для перемещения атмосферных масс обеспечивают мощные приливные воздействия Сатурна, в 400 раз превышающие по силе обусловленные Луной приливы на Земле. В пользу предположения о приливном характере ветров говорит широтное расположение гряд дюн, широко распространённых на Титане. Поверхность Титана в низких широтах была разделена на несколько светлых и тёмных областей с чёткими границами. В районе экватора на ведущем полушарии расположен светлый регион размером с Австралию (видимый также на фотографиях телескопа «Хаббл») представляющий собой горный массив. Он получил название Ксанаду (Xanadu).
Титан - крупнейший спутник Сатурна и второй, после Ганимеда, в Солнечной системе. Впрочем, если измерять Титан вместе с его атмосферой, то он оказывается больше Ганимеда. По всем своим параметрам Титан наиболее близок к нормальным планетам: размером он превосходит Меркурий, его плотная атмосфера толще, чем у Земли, а поверхность - в географическом смысле - почти такая же живая, как у нашей планеты.
Наземные наблюдения еще до начала космической эры показали, что Титан имеет плотную атмосферу; по сути, это единственная планета-спутник с полноценной атмосферой. Пролетая в 1981 г. через систему Сатурна, «Вояджер-2» обнаружил, что основной компонент атмосферы Титана - азот (N 2); в ней присутствуют также метан (CH 4) и другие углеводороды. Данные космического телескопа «Хаббл» и наземных телескопов позволили в 1995 г. заподозрить существование на поверхности Титана значительных площадей, покрытых жидким метаном. Но подтвердилось существование этих углеводородных озер лишь после того, как к интенсивным исследованиям приступил первый искусственный спутник Сатурна - «Кассини», с борта которого 14 января 2005 г. на поверхность Титана опустился зонд «Гюйгенс». Экспедиция «Кассини - Гюйгенс», организованная NASA, ESA (Европейским космическим агентством) и ASI (Итальянским космическим агентством), началась 15 октября 1997 г., но лишь в середине 2004 г. аппарат прибыл в систему Сатурна и приступил к работе (см. с. 16 цветной вкладки).
Титан без малого вдвое массивнее Луны и наполовину больше нее. Поэтому на его поверхности сила тяжести почти лунная: она в 7 раз меньше земной (на Луне - в 6 раз). Вторая космическая скорость на поверхности Титана - 2,6 км/с, на Луне - 2,4 км/с, однако взлетать с Титана будет намного сложнее, чем с Луны: помешает плотная атмосфера. Состав атмосферы Титана известен теперь детально: у поверхности 95% азота и около 5% метана, а в стратосфере 98,4% азота и 1,4% метана. Давление у поверхности в 1,45 раза выше нормального атмосферного давления на Земле. Но если вспомнить, что сила тяжести там в 7 раз меньше, чем у нас, то ясно, что масса газового столба над единицей поверхности Титана в 10 раз больше, чем на Земле. Поскольку размер Титана в 2,5 раза меньше земного, площадь его поверхности меньше земной примерно в 6 раз, а значит, полная масса атмосферы Титана в 1,5 раза больше массы земной атмосферы! Вероятно, поэтому на поверхности Титана очень мало метеоритных кратеров: мелкие метеориты тормозятся и разрушаются в атмосфере, а следы падения крупных быстро уничтожаются дождями и ветром.
Мощная и чрезвычайно протяженная атмосфера Титана облегчила посадку на него космического аппарата. Отделившись от «Кассини», зонд «Гюйгенс» три недели двигался в сторону Титана в дремлющем состоянии, а затем стал готовиться к спуску. Посадка «Гюйгенса» на Титан - уникальная операция; вот ее основные этапы (часы:минуты по среднеевропейскому времени):
06:51 - включается электропитание приборов.
11:13 - начало входа в атмосферу на высоте 1270 км со скоростью 6 км/с. Торможение осуществляется лобовым теплозащитным экраном.
11:17 - высота 180 км, скорость 400 м/с, раскрыт вытяжной парашют диаметром 3 м. Через 2,5 секунды он вытягивает основной парашют диаметром 8,3 м.
11:18 - высота 160 км. Сброшен лобовой экран. Начали исследовать атмосферу газовый хроматограф и масс-спектрометр. Производится сбор и испарение аэрозолей. Камера передает панораму облаков.
11:32 - высота 125 км. Сброшен основной парашют и раскрыт тормозной диаметром 3 м, чтобы ускорить падение и успеть приземлиться до полной разрядки батарей (заряд 1,8 кВт ч). Расстояние до «Кассини» 60 тыс. км.
11:49 - высота 60 км. Включен радар-альтиметр; до этого работой управлял таймер. Камера начинает снимать панораму поверхности. Измеряется скорость ветра (по доплер-эффекту передатчика), температура и давление воздуха, электрическое поле (проверяется наличие молний). На высоте нескольких сотен метров от поверхности включена белая лампа для спектрального анализа поверхности. Сонар и радар измеряют неровности грунта. Спуск «Гюйгенса» в атмосфере Титана занял около 2,5 часа.
13:34 - касание грунта со скоростью 4,5 м/с. Работают камера, микрофон, акселерометры и сонар для измерения глубины жидкости, если бы посадка произошла в море. Но грунт под аппаратом оказался на дежным, по механическим свойствам похожим на мокрый песок или глину. Аппарат при ударе углубился в грунт примерно на 15 см. В течение 2 часов он передал данные с поверхности со скоростью 8 кбит/с.
15:44 - «Кассини» уходит за горизонт Конец передачи данных. «Кассини» разворачивается антенной к Земле и начинает трансляцию записанных с «Гюйгенса» данных.
Зонд опустился немного южнее экватора, на краю ледяных холмов в середине огромного песчаного моря. На фото окружающего ландшафта вдали видна пара длинных дюн, но само место посадки больше похоже на русло потока, заваленное булыжниками поверх песка. Температура у поверхности Титана очень низкая: -180°C. Эта температура близка к тройной точке метана, подобно тому, как температура земной поверхности близка к тройной точке воды. При такой температуре сосуществуют газовое, жидкое и твердое состояния вещества. Подобно тому, как в природе Земли происходит круговорот воды, на Титане должен происходить круговорот метана. Фактически метан (в смеси с этаном и другими углеводородами) там играет ту же роль, что вода на Земле: он испаряется из озер, образует облака, выпадает в виде осадков, прокладывает русла по долинам и вновь стекает в озера.
Изучение снимков показывает, что ландшафт Титана частично сформирован ливнями и быстрым течением жидкости по поверхности. Но, в отличие от Земли, этот гидрологический цикл на Титане доведен до экстремального состояния. На Земле солнечного тепла достаточно для испарения примерно одного метра воды в год. Но атмосфера может удержать только пару сантиметров осажденной влаги до конденсации облаков и выпадения дождя, поэтому для земной погоды характерны легкие дожди, выливающие по нескольку сантиметров воды с промежутком в неделю или две. На Титане недостаток солнечного тепла приводит к испарению всего лишь около 1 см жидкого метана в год, а его мощная атмосфера способна удержать в газообразном виде количество метана, соответствующее примерно 10 м осажденной жидкости. Поэтому для Титана должны быть характерны редкие проливные дожди, рождающие бурные потоки, а в промежутках между этими потопами - вековые периоды засухи. Вполне вероятно, что на месте посадки «Гюйгенса» некоторое время назад тоже было половодье. Специалисты по климату считают, что мощные погодные циклы Титана - это экстремальная версия того, что может случиться на Земле в результате глобального потепления. По мере нагрева земной тропосферы она сможет удерживать все больше влаги, поэтому ураганы и засухи у нас станут более интенсивными.
Итак, Титан - это замерзший вариант Земли, где метан вместо воды, вода вместо камня, а погодные циклы длятся столетиями. Весьма вероятно, что атмосфера Титана напоминает атмосферу юной Земли в период зарождения на ней жизни. Более того: средняя плотность Титана (1,88 г/см³) указывает, что он наполовину состоит из камня (ядро), наполовину из воды (мантия и кора) и покрыт углеводородами. Математические модели предсказывают, что толщина ледяной коры составляет около 50 км, а ниже лежит океан жидкой воды, возможно, с аммиаком. Глубина этого «нашатырного» океана должна достигать сотен километров. Некоторые ученые полагают, что там может быть жизнь.
Запланировано, что работа аппарата «Кассини» продолжится до 2017 г. С июля 2004 г. по сентябрь 2010 г. он совершил 72 пролета вблизи Титана, передавая радиолокационные изображения его поверхности и снимки в ИК-диапазоне. Когда исследователей заинтересовал источник смога в атмосфере Титана, «Кассини», пролетая сквозь верхние слои его атмосферы, на высоте около 1000 км, собрал и проанализировал образцы этого тумана. Ученые ожидали, что туман состоит из легких углеводородов, таких как этан с молекулярной массой 30. Но «Кассини» обнаружил неожиданное обилие тяжелых органических молекул, включая бензол, антрацен и макромолекулы с массой 2000 и более. Эти вещества формируются из атмосферного метана под действием солнечного света. Вероятно, они постепенно конденсируются в более крупные частицы и опускаются на поверхность, но детали этого процесса не ясны.
Как видим, замечательная маленькая планета Титан становится все интереснее. Принципиальных трудностей при исследовании Титана не предвидится. Для экспедиций к нему уже разрабатываются «титаноходы», а также плавающие и летающие зонды. Увлекательное занятие для космических инженеров!
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.
Общие данные
Размеры Титана в диаметре составляют 5152 км, в результате чего он больше Луны и по диаметру, приблизительно на 50%. Христиан Гюйгенс, будучи известным голландским физиком, механиком, математиком и астрономом, обнаружил Титан как первый спутник Сатурна в 1655 году.
Астрономы на протяжении длительного времени считали, что его диаметр составляет 5550 км, и он занимал первое место. Истинные размеры удалось узнать позже благодаря аппарату Вояджер-1.
Поверхность этой огромной луны
До 2004 года учёные не знали, как выглядит поверхность этого неизведанного небесного тела, т.к. Титан спутник Сатурнаполностью окутывала невероятно плотная оболочка атмосферы, затрудняющая изучение. Но после десантирования на его поверхность аппарата Кассини-Гюйгенс все вопросы были разрешены.
На данный момент известно, что его поверхность еще довольно молода по геологическим меркам, и ее покрывают осадочные органические вещества и водяной лед. Она почти вся ровная, если не считать несколько гор и кратеров. Температура поверхности составляет 170-180°С ниже нуля. Атмосферу в основном образуют азот, немного этана и метана.
Углеводородное море Лигеи — второе по величине, радиолокационная съемка Кассини
Значительные участки поверхности покрывают этано-метановые реки и озера. На данном небесном теле ученными была обнаружена жидкость и доказано наличие атмосферы, в результате чего была представлена гипотеза о том, что на Титане может существовать примитивная форма жизни.
Физические характеристики
Доля размером 95% в общей массе всех спутников, окружающих Сатурн принадлежит Титану. Споры о том, откуда взялся такой огромный спутник, привели к нескольким теориям, но к окончательному ответу ученные пока так и не пришли. Одна из теорий звучит следующим образом: данное небесное тело, могло быть образовано из пылевого облака, которое впоследствии захватила гравитация планеты. При этом данная теория так же объясняет такое большое различие в массе спутников.
Орбита движения
Орбита второго по величине спутника в Солнечной системе составляет 1221 870 км, что равняется 20,3 радиуса Сатурна, в результате он располагается за пределами колец Сатурна. Один полный круг вокруг планеты он делает почти за 16 дней. При этом его скорость составляет 5,57 километров в секунду.
Титан, так же как и Луна осуществляет синхронное вращение вокруг своей планеты. Именно из-за того, что обороты вокруг Сатурна и вокруг своей собственной оси у Титана совпадают, он смотрит на планету всегда одной и той же стороной. Траектория вращения Сатурна наклонена по отношению к эклиптике на 26,73′ именно этот момент обеспечивает смену времен года на самой планете и ее спутниках.
Каждый из сезонов имеет продолжительность приблизительно 7,5 земных лет при этом, сам Сатурн делает один оборот вокруг Солнца, примерно за 30 лет. Исходя из этого, можно предположить, что последнее лето на Титане закончилось в 2009 году.
И напоследок, некоторые, самые зрелищные фотографии Титана
