Азотные моря
Однако, учитывая, что в начале формирования Солнечной системы Солнце было тусклее (так называемый «парадокс слабого Солнца»), возможно, что азот на Титане застыл во внешней коре. Также, как в случае с Тритоном, спутником Нептуна. Однако, более близкая близость к Солнцу и возможное более высокое альбедо могли позволить Титану сохранить свою атмосферу. Кроме того, азотные моря и озера могли периодически существовать на полюсах этого спутника.
В зависимости от того, образовались азотные облака или нет (явление, которое напрямую влияет на альбедо спутника) азотные моря могли быть глубиной от одного метра (в случае с низким альбедо) до трех метров (при высоком альбедо). Все они располагались бы в районах высоких широт. Выше 70º. И, скорее всего, в северном полушарии. Подобно нынешним метановым озерам.
Существование древних азотных морей могло бы помочь объяснить признаки эрозии, которые наблюдаются на поверхности Титана. Да, эпизоды, при которых существовал круговорот азота, были прерывистыми. Однако известно, что плотность жидкого азота очень близка к плотности воды. А плотность метана примерно вдвое меньше. То есть эрозионная сила азота гораздо больше.
В будущем, если метан больше не будет поступать, атмосфера Титана вернется в прежнее состояние. С почти чистой азотной атмосферой. Некоторые модели предсказывают, что метан исчезнет уже через десять миллионов лет. Если это так и произойдет, на Титане снова могут появиться азотные моря, как и в прошлом. Однако (что нормально и естественно), не все исследователи согласны с такой гипотезой.
Мы до сих пор не знаем, были ли когда-либо на Титане азотные озера. Но все равно этот спутник является просто захватывающим и удивительным местом.
Система посадки
Художественная интерпретация спуска зонда Гюйгенс
Космический зонд совершил посадку 14 января 2005 года. Ученые предусмотрели наличие озер и морей, поэтому аппарат мог безопасно сесть в «жидкость» и продержаться несколько минут. Но ему повезло и удалось нацелиться на твердую поверхность.
Чтобы замедлиться при входе, использовали сопротивление атмосферы Титана и систему парашютов. В течение полета от Земли к Сатурну зонд вообще не функционировал. Его включали лишь периодически, чтобы проверить работоспособность. Ожидалось, что на поверхности Титана он сумеет проработать около 30 минут.
На спуск аппарат потратил 2 часа 27 минут 50 секунд. Радиосвязь включили на раннем этапе, поэтому исследователи могли прослушивать спуск и посадку около 3 часов. Инженеры были приятно удивлены возможностями Гюйгенса, сумевшего подавать сигналы 72 минуты с момента спуска за видимый горизонт.
Сигналы шли на Землю не напрямую, а транслировались Кассини. Последние волны удалось поймать с помощью австралийского радиотелескопа. Аппарат успел прислать около 350 фотографий из запланированных 700 (произошел сбой, и часть данных потеряли). В итоге, сигналы перестали поступать, и мы простились с зондом, навсегда оставшимся на Титане.
3. Формирование сложных молекул
Хотя Кассини-Гюйгенс и не был оборудован, для того чтобы представлять доказательства существования сложных органических веществ, он показал среду на Титане похожей во многом с той, что была на начальных этапах существования Земли. Учёные полагают, что атмосфера ранней Земли была похожа по составу на нынешнюю атмосферу на Титане, с важным исключением: отсутствием паров воды на Титане.
Были разработаны многие гипотезы, которые пытаются преодолеть переход от химической к биологической эволюции.
Эксперимент Миллера-Юри и несколько последующих экспериментов показали, что в атмосфере Титана с добавлением УФ-излучения, могут образовываться сложные молекулы и полимерные вещества, такие как tholins. Реакция начинается с диссоциации азота и метана и образованием синильной кислоты и ацетилена. Дальнейшие реакции также были изучены.
В октябре 2010 года учёные из университета Аризоны сообщили об обнаружении пяти нуклеотидных оснований — строительных блоков ДНК и РНК (также были найдены аминокислоты). Учёные пояснили, что нуклеотидные основания и аминокислоты впервые были найдены в таком эксперименте без присутствия жидкой воды.
[править] Ссылки
| Моря |
|
|
|---|---|---|
| Озёра | Абая · Альбано · Атитлан · Больсена · Венерн · Кардиель · Каюга · Киву · Койтере · Ладога · Ланао · Локтак · Маккай · Миватн · Мюггель · Ней · Онайда · Онтарио · Охрид · Севан · Сионаскейг · Сотонера · Спарроу · Товада · Увс · Урмия · Уэйкэр · Фейа · Фримен · Хаммар · Хунин · Цзинбо | |
| Лакуны | Атакама · Войтчугга · Джерид · Кач · Мельгир · Накуру · Нгами · Рейстрек · Уюни · Эйр | |
| Каналы | Эливагар · Вид · Келадон | |
| Проливы | Бейты · Селдона · Тревайза · Хардина | |
| Заливы | Арнар · Фленсбург · Габес · Кумбару · Мори · Никоя · Окаху · Патос · Пьюджет · Ромбакен · Скелтон · Тролд · Туну · Вакаса · Уолфиш | |
| Погодные явления и прочее | Грозы · Дожди · Снег · Озёра и моря · Подповерхностный океан · Реки | |
| Категория:Титан · Портал:Астрономия · Викисклад:Титан |
| География |
|
||||
|---|---|---|---|---|---|
| Исследование | Гюйгенс · Titan Saturn System Mission | ||||
| Другие темы | Терраформирование Титана · Колонизация Титана · Жизнь на Титане · Титан в научной фантастике | ||||
| Категория:Титан · Портал:Астрономия · Викисклад:Титан |
Листинг
Номенклатура
Радиолокационное изображение нефтяных озер на Титане, полученное зондом Cassini в 2006 году. Bolsena Lacus находится в правом нижнем углу, а Sotonera Lacus чуть выше слева. Koitere Lacus и Neagh Lacus видны ближе к центру, соответственно слева и справа. Mackay Lacus находится вверху слева.
Международный астрономический союз дает название «озеро» на латинском языке lacus (множественное число laci ) областям Титана, которые считаются углеводородными озерами. Они названы в честь земных озер. Большие озера называются «морскими» на латинском mare (множественное число maria ) и названы в честь легендарных морских чудовищ.
Моря
Следующие области определены как maria :
| Фамилия | Контакты | Диаметр (км) |
|---|---|---|
| Kraken Mare |
|
|
| Лигейя Маре |
|
|
| Пунга Маре |
|
Озера
Следующие области определены как лакус :
| Фамилия | Контакты | Диаметр (км) |
|---|---|---|
| Абая Лакус |
|
|
| Альбано Лакус |
|
|
| Атитлан Лакус |
|
|
| Bolsena Lacus |
|
|
| Кардиэль Лакус |
|
|
| Каюга Лакус |
|
|
| Фейя Лакус |
|
|
| Фриман Лакус |
|
|
| Джингпо Лакус |
|
|
| Хунин Лакус |
|
|
| Киву Лакус |
|
|
| Койтере Лакус |
|
|
| Ланао Лакус |
|
|
| Логтак Лакус |
|
|
| Маккей Лакус |
|
|
| Миватн Лакус |
|
|
| Neagh Lacus |
|
|
| Охридское озеро |
|
|
| Oneida Lacus |
|
|
| Онтарио Лакус |
|
|
| Севан Лакус |
|
|
| Sotonera Lacus |
|
|
| Воробей Лакус |
|
|
| Товада Лакус |
|
|
| Увс Лакус |
|
|
| Венерн Лакус |
|
|
| Waikare Lacus |
|
Главные особенности далекого спутника
Уже только одно наличие у Титана атмосферы делает его уникальным и интересным для последующего изучения. Другое дело, что главной изюминкой далекого спутника Сатурна является наличие на нем больших объемов жидкости. Для этой несостоявшейся планеты характерны озера и моря, в которых вместо воды плещутся волны метана и этана. Спутник имеет на поверхности скопления космического льда, который обязан своим происхождением воде и аммиаку.
Метановые озера Титана
Доказательством существования на поверхности Титана жидкой материи стали снимки огромного бассейна, по площади превышающего размеры Каспийского моря. Огромное море жидких углеводородов получило название море Кракена. По своему составу это огромный естественный резервуар сжиженных газов: этана, пропана и метана. Другое крупное скопление жидкости на Титане – море Лигеи. Большинство озер сосредоточено в северном полушарии Титана, что увеличивает в разы отражающую способность далекого небесного тела. После миссии «Кассини» стало ясно, что поверхность на 30-40% покрыта жидкой материей, собравшейся в естественных морях и озерах.
Море Кракена
Что нашел Гюйгенс на Титане
На плакате отображен составной вид формирователя изображений при спуске/радиального спектрометра, полученный, когда зонд Гюйгенс устанавливался на поверхности Титана. Размеры объектов, расположенных рядом с центром, приравниваются к параметрам человеческой стопы. Фото получено 14 января 2005 года.
Впервые нам удалось посмотреть на далекий спутник с его собственной поверхности. На месте посадки (зонд сделал 12-сантиметровую вмятину) удалось рассмотреть следы гальки водяного льда, разбросанной по оранжевому поверхностному слою. Большая часть была покрыта слабой метановой дымкой.
На первых фотографиях просматривались дренажные каналы, моря и окутанная туманом береговая линия. Округленные камешки намекали на контакт с жидкостями, а по размеру достигали 15 см. Анализ атмосферы навел на мысли о погоде на Титане, где внезапные наводнения и ливни меняются на десятилетия или века засухи. Зонд зафиксировал мощные западные ветры, достигающие скорости 430 км/ч.
На этом плакате отображена сплюснутая проекция вида с формирователя изображений при спуске/спектрального радиометра на зонде ЕКА Гюйгенс на четырех разных высотах. Фото получены 14 января 2005 года. Зонд Гюйгенс прибыл к спутнику Сатурна Титану с помощью космического корабля Кассини, управляемого Лабораторией реактивного движения (Пасадена). В НАСА установили на зонде два прибора: формирователь изображений при спуске /спектральный радиометр и масс-спектрометр газовой хроматографии. Миссия Кассини-Гюйгенс считается общим проектом НАСА, ЕКА и Итальянского космического агентства. За управление миссией отвечают представители Лаборатории реактивного движения. Команда спектрального радиометра управляет с Университета Аризоны (Тусон).
Обнаружились и находки, которые сильно удивили исследователей. Например, на Титане нашли второй слой ионосферы, расположенный ниже основного (на уровне 60 км). Отыскали также безопасную локацию в атмосфере, где вообще нет ветров, а обстановка максимально спокойная. Этот Рай расположен на высоте 80 км.
Орбита и вращение
Орбита Титана (выделена красным) среди других крупных спутников Сатурна. За пределами орбиты Титана — Япет и Гиперион, внутри — Диона, Тефия, Энцелад и Мимас
ГиперионРея
Полный оборот вокруг планеты Титан производит за 15 дней, 22 часа и 41 минуту со средней скоростью 5,57 км/с. Орбита спутника отлична от круговой и имеет эксцентриситет, равный 0,0288. Плоскость орбиты отклонена от экватора Сатурна и плоскости колец на 0,348°.
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. Вследствие этого на Титане есть точка поверхности, в которой Сатурн представляется висящим в зените; от меридиана, проходящего через эту точку, ведётся отсчёт координат.
Изображение Титана, составленное из 4 инфракрасных фотографий, сделанных «Кассини»
Центр масс Сатурна и Титана находится на удалении всего 30 км от центра Сатурна вследствие его превосходства по массе в 4227 раз, поэтому влияние спутника на движение планеты ничтожно мало.
Титан сегодня и завтра
Чем закончится дальнейшее изучение самого крупного спутника, неизвестно. Предполагается, что созданные в земных лабораториях условия, подобные тем, которые существуют на Титане, прольют свет на версию о возможности существования форм жизни. Полеты космических зондов в эту область космоса пока не планируются. Полученная информация является достаточной для того, чтобы смоделировать Титан в земных условиях. Насколько эти исследования будут полезны, покажет время. Остается только ждать и надеяться на то, что Титан раскроет в дальнейшем свои тайны, давая надежду на свое освоение.
Атмосфера Титана и ее особенности
Среди небесных тел Солнечной системы Титан обладает едва ли не самой любопытной воздушной оболочкой. Атмосфера спутника оказалась на деле плотным слоем облаков, которые долгое время мешали получить визуальный доступ к самой поверхности небесного тела. Плотность воздушно-газового слоя настолько велика, что у поверхности Титана атмосферное давление в 1,6 раз выше земных параметров. По сравнению с земной воздушной оболочкой, атмосфера на Титане имеет значительную толщину.
Сравнение атмосферы Земли и Титана
Основным компонентом титановой атмосферы является азот, доля которого составляет 98,4%. Примерно 1,6% приходятся на аргон и метан, которые в основном находятся в верхних слоях воздушной оболочки. С помощью космических зондов в составе атмосферы были обнаружены и другие газообразные соединения:
- ацетилен;
- метилацетилен;
- диацетилен;
- этан;
- пропан;
- углекислый газ.
Несмотря на столь высокую плотность воздушно-газовой оболочки спутника, отсутствие сильного магнитного поля отражается на состоянии поверхностных слоев атмосферы. Верхние слои атмосферы подвержены воздействию солнечного ветра и космической радиации. Азот (N) под воздействием этих факторов вступает в реакцию, образуя целый ряд любопытных азотосодержащих соединений. Большая часть некоторых соединений оседает на поверхность спутника, придавая ей слегка оранжевый оттенок. Интересна и история с метаном. Его состав в атмосфере Титана стабилен, хотя из-за внешнего воздействия этот легкий газ мог бы уже давно улетучиться.
Облака на Титане
Рассматривая атмосферу спутника по слоям, можно заметить любопытную деталь. Воздушная оболочка на Титане растянута в высоту и четко разделена на два слоя — приповерхностный и высотный. Тропосфера начинается на высоте 35 км. и заканчивается тропопаузой на высотах в 50 км. Здесь присутствуют стабильно низкие температуры -170⁰ С. Далее, с высотой температура снижается до отметки -120 градусов Цельсия. Ионосфера у Титана начинается на высоте 1000-1200 км.
https://www.youtube.com/watch?v=SqrBe0d-0qc
Слои атмосферы Титана, взаимодействие ее химического состав с магнитным полем небесного тела способствуют тому, что на спутнике присутствует собственный климат. Сезоны на Титане меняются подобно земным временам года. В то время когда одна сторона спутника обращена к Солнцу, Титан погружается в лето. В его атмосфере бушуют штормы и ураганы. Нагреваемые солнечным светом воздушные слои находятся в постоянной конвекции, порождая сильные ветры и значительные перемещения облачных масс. На высотах 30 км скорость ветров достигает 30 м/с. Чем выше, тем турбулентность воздушных масс интенсивнее и мощнее. В отличие от Земли, облачные массы на Титане сконцентрированы в полярных областях.
Метановые осадки
Концентрация метана в верхних слоях атмосферы объясняет повышение температуры на поверхности спутника вследствие парникового эффекта. Однако наличие в составе воздушных масс органических молекул позволяет ультрафиолету свободно проникать в обе стороны, охлаждая поверхностный слой титановой коры. Температура поверхности составляет -180⁰С. Разница между температурами на полюсах и на экваторе незначительна — всего 3 градуса.
1. Температура поверхности
Из-за удалённости Титана от Солнца, он намного холоднее, чем Земля. Температура его поверхности составляет около 94 К (-179 ° C). При таких температурах, водяной лёд не тает, не испаряется и не сублимируется, а всегда остаётся твёрдым.
Из-за сильного холода, а также из-за нехватки углекислого газа в атмосфере, учёные считают, что условия на Титане хуже для обитания жизни, чем на Земле до возникновения жизни. Однако они не исключают жизнь в среде жидкого метана и этана, и говорят о том, что открытие таких форм жизни (даже если и очень примитивных) говорило бы о распространённости жизни во Вселенной.
1.1. Температура в прошлом
В 1970-х годах астрономы обнаружили неожиданно высокие уровни инфракрасных выбросов от Титана. Одним из возможных объяснений этого было то, что поверхность Титана была теплее, чем ожидалось, из-за парникового эффекта. Некоторые оценки температуры поверхности даже приближаются к температуре в прохладных регионах Земли. Существовало, однако, ещё одно возможное объяснение для инфракрасного излучения: на поверхности было очень холодно, но верхняя атмосфера нагревалась за счёт поглощения ультрафиолетового света молекулами этана, этилена и ацетилена.
1.2. Температура в будущем
Титан может стать значительно теплее в будущем. Через шесть миллиардов лет, когда Солнце станет красным гигантом, температура на поверхности Титана может увеличиться до 200 К (-70° С), что достаточно для существования стабильного океана из водно-аммиачной смеси на его поверхности. Эти условия могут создать приятную среду для экзотических форм жизни и будут сохраняться в течение нескольких сотен миллионов лет. Этого времени достаточно для зарождения относительно простой жизни.
История открытия и названия
Титан был открыт 25 марта 1655 года голландским физиком, математиком и астрономом Христианом Гюйгенсом. Вдохновлённый примером Галилея, Гюйгенс вместе со своим братом Константином создал телескоп, имевший апертуру 57 мм и кратность увеличения более 50 раз.
С помощью этого телескопа Гюйгенс наблюдал за планетами солнечной системы — Марсом, Венерой, Юпитером и Сатурном. У последнего учёный заметил яркое тело, которое совершало полный оборот вокруг планеты за 16 дней. После четырёх 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 спутников Юпитера.
В течение более двух столетий спутник оставался фактически безымянным, Гюйгенс называл новое небесное тело просто Saturni Luna («Сатурнова луна» по-латыни). Некоторые астрономы называли его «Гюйгенсовым спутником» или просто «Huyghenian». После открытия Джованни Кассини ещё четырёх спутников Сатурна астрономы стали называть Титан как Сатурн IV, так как он находился в четвёртой позиции от планеты. После 1789 года подобная методика присвоения названий была упразднена в связи с открытием новых спутников, часть из которых располагалась на более близких орбитах к планете, чем уже известные.
Сравнение размеров Земли, Титана (слева внизу) и Луны
МимасЭнцелад
Наблюдение
Гипотеза
Возможность появления морей жидкого метана на Титане впервые была предложена на основе данных, переданных зондами « Вояджер» в 1980 и 1981 годах, которые показывают, что спутник имеет толстую атмосферу с правильной температурой и составом, позволяющими их существование. Первое прямое свидетельство получено в 1995 году, после того как другие наблюдения с Земли также подтвердили их существование либо в виде изолированных очагов, либо в виде океана, покрывающего всю Луну.
Открытие
Во время исследования системы Сатурна зонд « Кассини» подтвердил наличие разрозненных углеводородных озер, хотя и не сразу. Когда он прибыл в 2004 году, предполагалось обнаружить такие озера по отражению солнечного света от их поверхности, но изначально зеркального отражения не наблюдалось.
Исследования продвигаются к полюсам Титана, где остается возможным, что озера жидкого этана и метана могут существовать в изобилии и стабильно. На южном полюсе темная область под названием Ontario Lacus становится первым обнаруженным потенциальным озером, вероятно, созданным облаками, наблюдаемыми в этом регионе. Возможное побережье также идентифицируется на полюсе с помощью радиолокационных изображений . В22 июня 2006 г.После пролета, во время которого радар « Кассини» сделал снимки северных широт Титана, на поверхности спутника около полюса появилось несколько больших гладких (и, следовательно, темных на радарах) пятен. На основании этих наблюдений официально объявлено о почти наверняка существовании метановых озер в г.январь 2007. Команда миссии Кассини-Гюйгенс пришла к выводу, что эти характеристики, безусловно, соответствуют углеводородным озерам, первым стабильным жидким пространствам, обнаруженным на небесном объекте за пределами Земли. Некоторые, кажется, имеют связанные каналы и расположены в топографических депрессиях.
Последующие наблюдения
После обзора Кассини вФевраль 2008 г., наблюдения (радар и видимый свет) выявляют несколько областей в Северном полярном регионе, которые могут быть большими участками жидкого метана или этана, включая озеро площадью более 100000 км 2 (больше, чем озеро Верхнее ) и море, потенциально такое же большое, как Каспийское море. Море . Обзор южнополярного региона воктябрь 2007 показывает похожие, похожие на озера участки, но меньшего размера.
Во время близкого полета в декабрь 2007 г., Онтарио Лакус наблюдается в южном полярном регионе и идентифицируются различные составляющие. На основании этих наблюдений делается вывод, что по крайней мере одно из больших озер Титана действительно содержит жидкость, что это углеводороды и что присутствие этана подтверждено.
Результаты на полюсах контрастируют с данными зонда Гюйгенс , который приземлился около экватора Титана на14 января 2005 г.. Изображения, сделанные зондом во время его спуска, не показывают никаких жидких пространств, но, тем не менее, указывают на то, что жидкости определенно присутствовали в недавнем прошлом, показывая низкие холмы, пересекаемые темными дренажными каналами, ведущими к большой темной и плоской области. Первоначально эта область интерпретировалась как озеро текучей или пастообразной субстанции, но теперь ясно, что Гюйгенс приземлился внутри этой равнины и что она твердая, состоящая из песчинок из ледяных зерен. Изображения, передаваемые зондом с земли, показывают плоскую равнину, покрытую округлой галькой , что может указывать на действие жидкостей.
Последний полет Кассини над Титаном в 2017 году показал, что некоторые озера в северном полушарии имеют глубину более 100 метров, содержат в основном метан и являются источником подземного потока. Говорят, что некоторые озера в северном полушарии подвержены сезонным колебаниям, которые могут доходить до высыхания.
Долговременной стабильности озер пока не наблюдается. Модели колебаний атмосферной циркуляции Титана предполагают, что в течение сатурнианского года жидкости переносятся из экваториальной области на полюс, где они падают в виде дождя. Это могло объяснить относительную сухость экватора.
Возможность существования жизни
Так как Сатурн и его спутники находятся вне зоны обитаемости, то возникновение высокоорганизованной жизни (аналогичной земной) гипотетически невозможно, однако возможность возникновения простейших организмов не исключается учёными.
Несмотря на низкие температуры, на Титане существуют достаточные условия для начала химической эволюции. Плотная атмосфера из азота и органических соединений является интересным объектом для исследования экзобиологами, так как похожие условия могли существовать на молодой Земле. Однако слишком низкие температуры предотвращают пребиотическое направление развития, в отличие от Земли.
Стивен Беннер из Флоридского университета предполагает, что жизнь могла бы образоваться в озёрах жидких углеводородов. Этан или метан могут использоваться как растворитель в биологических процессах живого организма. При этом химическая агрессивность этих веществ гораздо ниже, чем у воды. Таким образом, макромолекулы, такие, например, как белки и нуклеиновые кислоты, могут быть более стабильными.
Так, 5 июня 2010 года группа учёных из НАСА сделали заявление о том, что они обнаружили на Титане признаки возможного существования простейших форм жизни. Данные выводы были сделаны на основе анализа данных, полученных с зонда «Кассини» — изучая необычное поведение водорода на поверхности спутника, астробиолог Крис Маккей и профессор Джон Зарнески выдвинули гипотезу о «дыхании» примитивных биологических организмов, представляющих отличную от земной форму жизни, в которой вместо воды и кислорода используется метан и водород.
Согласно этой гипотезе, организмы могли бы поглощать газообразный водород и питаться молекулами ацетилена, при этом в процессе их жизнедеятельности образовывался бы метан. В итоге на Титане наблюдалась бы нехватка ацетилена и снижение содержания водорода около поверхности. Измерения в инфракрасном диапазоне, выполненные спектрометром «Кассини», не выявили никаких следов присутствия ацетилена, хотя он и должен был бы образовываться в весьма мощной атмосфере Титана под воздействием солнечного ультрафиолетового излучения. Косвенные результаты позволяют предположить, что водород около поверхности Титана также исчезает. Сам Маккей, комментируя полученные результаты журналу «Нью сайентист», отметил, что они «очень необычны и пока химически необъяснимы». «Конечно, это не доказательство наличия жизни, но очень интересно», — добавил учёный. Тем не менее, учёные не исключают, что новым данным с «Кассини» может быть совершенно другое объяснение.
В очень далёком будущем условия на Титане могут значительно измениться. Через 6 млрд лет Солнце значительно увеличится в размерах и станет красным гигантом, температура на поверхности спутника увеличится до −70 °C, достаточно высокой для существования жидкого океана из смеси воды и аммиака. Подобные условия просуществуют несколько сотен миллионов лет, этого вполне достаточно для развития относительно сложных форм жизни.
Представление крупнейшего спутника Сатурна
Титан сегодня беспокоит и занимает умы астрономического сообщества, хотя совсем недавно на это небесное тело, как и на другие подобные объекты Солнечной системы, мы взирали без особого энтузиазма. Только благодаря полетам межпланетных космических зондов обнаружилось, что на данном небесном теле существует жидкая материя. Оказывается, недалеко от нас существует мир с морями и океанами, с твердой поверхностью, окутанной плотной атмосферой, очень напоминающей по строению земную воздушную оболочку. Размеры спутника Сатурна тоже впечатляют. Его диаметр составляет 5152 км, на 273 км. больше чем у Меркурия – первой планеты Солнечной системы.
Масса Титана — 1,3452·10²³ кг. По этому показателю он уступает Меркурию, как и по плотности. Далекое небесное тело имеет низкую плотность — всего 1,8798 г/см³. Эти данные говорят в пользу того, что строение спутника Сатурна существенно отличается от строения планет земной группы, которые на порядок массивнее и тяжелее. В системе Сатурна – это самое крупное небесное тело, масса которого составляет 95% массы остальных 61 известных лун газового гиганта.
Титан и другие спутники Сатурна
Удачно и расположение крупнейшей Титана. Он бежит по орбите радиусом 1 221 870 км со скоростью 5,57 км/с и пребывает вне колец Сатурна. Орбита у этого небесного тела имеет практически круговую форму и находится в одной плоскости с экватором Сатурна. Период обращения Титана вокруг материнской планеты составляет почти 16 суток. Причем в этом аспекте Титан идентичен с нашей Луной, совершающей вращение вокруг собственной оси синхронно со своим хозяином. Спутник всегда повернут к материнской планете одной стороной. Орбитальные характеристики крупнейшей луны Сатурна обеспечивают на ней смену времен года, однако ввиду значительной удаленности этой системы от Солнца, времена года на Титане достаточно продолжительны. Последний летний сезон на Титане закончился в 2009 году.
Сезоны на Титане
Впервые фото поверхности спутника Сатурна удалось получить с помощью зонда «Гюйгенс», благополучно опустившегося на поверхность этого небесного объекта 14 января 2005 года. Уже беглый взгляд на снимки давал все основания считать, что перед землянами открывается новый загадочный мир, живущий своей космической жизнью. Это не Луна, безжизненная и пустынная. Это мир вулканов и метановых озер. Допускается, что под поверхностью находится обширный океан, возможно состоящий из жидкого аммиака или из воды.
Посадка «Гюйгенса»
Расстояние
Ближайшее расстояние между Титаном и Землёй 1.2 миллиарда километров, в то время как у Марса это 55 миллиона, что примерно в 22 раза ближе, чем Титан. И это большая разница и основное препятствие для колонизации Титана. Однако стоит отметить, что тут всё не так просто. Колонизация это дело гораздо более сложное, чем шуточный проект «Mars One», который постепенно превращается в МММ и о нём я ещё упомяну в конце этой статьи. Длительный перелёт накладывает ограничения, увеличивает риски и вложения. Но как я расскажу ниже, не всё так печально, т.к. сравнительно оборудования для Титана потребуется гораздо меньше, чем для Марса, следовательно можно увеличить мощность двигателей будущего корабля с поселенцами и запас горючего, что сократит перелёт.
Проблема также в солнечном ветре и космическом излучении. Тут вам и протоны, и электроны высоких энергий и гамма-лучи, от всего этого многообразия высокоэнергетических частиц не так уж легко защитится, и тут не помогут никакие свинцовые пластины, т.к. наведённая радиация ещё более опасна. Однако не потребуется разрабатывать никакого фантастического щита из магнитных полей, наночастиц или экзотической материи, от всего этого может защитить слой воды, размещённый между жилым отсеком и обшивкой.
Ещё одна проблема это — невесомость. В отсутствии гравитации организм человека разрушается, вымывается кальций из костей, слабеет сердце и тд. Физические упражнения тоже не помогут, т.к. лишь замедляют эти разрушительные процессы. Однако можно спроектировать будущий космический корабль так, чтобы жилые отсеки были под действием центробежной силы, проще говоря колонисты должны находится во вращающимся кольце, либо же сам корабль должен вращаться вокруг своей оси.
Постскриптум
Отображение полярных морей Титана (слева) и радарный снимок моря Кракена (справа), запечатленные Кассини
У Гюйгенса не было цели доказывать существование жизни или искать организмы. Однако его наблюдения показали, что среда Титана сильно напоминает ту, что присутствовала на раннем этапе развитие Земли. А как же жидкая вода?
В 2010 году исследователи решили провести эксперимент развития жизни в атмосфере Титана (метан, азот и угарный газ). Удивительно, но в итоге удалось найти 5 нуклеотидных оснований (строительные блоки ДНК и РНК). Поэтому у жизни все еще есть шанс (хоть пока и теоретический). Так что исследователи все еще интересуются этим спутником и могут отправить новую миссию.
4. Возможность обитания под поверхностью
Моделирование привело к предположению, что на Титане существует достаточно органических веществ для начала химической эволюции аналогично тому, что, как полагают, началось на Земле. Хотя аналогия предполагает наличие жидкой воды на более длительные сроки, чем наблюдаемые в настоящее время, все же несколько теорий предполагают, что жидкая вода из последствий может быть сохранена в мёрзлом слое изоляции. Кроме того, было отмечено, что жидкие океаны аммиака могут существовать глубоко ниже поверхности; одна модель предполагает, что аммиак и водный раствор находятся глубоко под ледяной корой в 200 км в условиях, возможно, совсем других по сравнению с поверхностными. Теплообмен между внутренними и верхними слоями будет иметь решающее значение для сохранения какой-либо группы жизни. Обнаружение микробной жизни на Титане будет зависеть от его биогенных эффектов.
Как выглядят метановые озера на Титане?
По некоторым версиям, на Титане могут постоянно происходить взрывы разогретого азота, которые и создали бассейны из жидких газов в коре спутника Сатурна. Благодаря новейшим данным, полученным с космического корабля НАСА “Кассини”, у ученых появился новый сценарий, который объясняет появление высоких “ободов” вокруг озер, заполненных метаном. В 1995 году телескоп “Хаббл” подтвердил теорию о существовании метана в жидком виде на поверхности космического спутника.
Однако если на Земле роль основной жидкости, питающей все живое, играет вода, то на Титане такую роль выполняют углеводороды — метан и этан. На данный момент Титан является единственным твердым телом в нашей Солнечной системе, на котором, помимо Земли, имеется стабильная жидкость на поверхности. Водоемы, сформировавшиеся подобным образом на Земле и растворяющие окружающий известняк, принято называть карстовыми озерами. Преимущественное большинство существующих на данный момент моделей, которые могли бы объяснить происхождение озёр Титана, доказывают, что жидкий метан способен растворять коренные породы льда и твердых отложений органических соединений, образуя резервуары, которые заполняются жидкостью.
Так, новая альтернативная модель предполагает существование очагов жидкого азота в разогретой коре Титана, способного превращаться во взрывоопасный газ, взрывая кратеры, которые затем заполняются жидким метаном. Существуют также и альтернативные модели, которые объясняют появление некоторых небольших озер, полностью опровергающих основную теорию. Края, которые четко видны на радиолокационных изображениях, трудно объясняются теорией карстовой модели. Новейшая модель способна полностью объяснить, почему у некоторых небольших озер около северного полюса Титана, таких как Виннипег Лакус, имеются очень крутые края, которые сильно возвышаются над уровнем моря.
Радиолокационные изображения подтвердили морфологию некоторых озер, возникших, вероятнее всего, в результате мощного взрыва
Во время его последнего приближения к Титану, когда корабль готовился к своему окончательному погружению в атмосферу Сатурна, команде удалось создать изображения, благодаря которым они получили новые данные о морфологических особенностях Спутника. По информации solarsystem.nasa.gov данные радиолокации были собраны с помощью Cassini Saturn Orbiter, во время миссии, осуществляемой Лабораторией реактивного движения НАСА в штате Калифорния. Экспедиция позволила выяснить, что помимо теории об азотных взрывах, существует как минимум еще одна идея происхождения таких высоких ободов вокруг озер, учитывающая сезонные климатические изменения на Титане.
Расскажите об этом в нашем Telegram-чате
В результате этого явления, спутник переживал несколько эпох охлаждения и нагревания, поскольку метан истощается под воздействием солнечной энергии, а затем снова восполняется. По словам ученых, за последние полмиллиарда лет метан в атмосфере Титана выступал в качестве парникового газа, который поддерживал атмосферу спутника относительно теплой. Когда же наступали более теплые периоды, жидкий азот превращался в пар, постепенно разрушающий кратер и опять же провоцирующий взрыв на поверхности спутника. В более холодные периоды азот доминировал в атмосфере, выпадая в виде ледяной корки, а затем собираясь в лужах, которые находились ниже поверхности.
