Главная Фотогалерея Рефераты Новости Видеогалерея Статьи  
 
 
Содержание
 
   

Титан – супутник Сатурна

Титан Фото КассініТитан є найбільшим серед інших супутників Сатурна. Також він займає другу позицію серед супутників в нашій системі, поступаючись першим місцем лише Ганімеду, що обертається навколо Юпітера. Також супутник Титан є єдиним космічним об'єктом Сонячної системи, виключаючи Землю, на якому точно є вода в рідкому стані. Титан єдиний супутник в нашій системі, який має щільну атмосферу. Супутник Сатурна був відкритий першим серед інших місяців цього газового гіганта. Підтвердження його існування було отримано голландським астрономом Християном Гюйгенсом ще в 1655 році.

Розміри супутника і особливості рельєфу

Космічний об'єкт, що обертається навколо Сатурна, має діаметр 5152 км, це приблизно на 50 відсотків більше, ніж у Місяця. У той же час маса Титана перевищує масу нашого природного супутника на 80 відсотків. Супутник Сатурна більше, ніж планета Меркурій, поступаючись їй лише по масі. За силою тяжіння супутник Титан поступається Землі, цей показник дорівнює всього 1/7 від земного. У той же час маса Титана дорівнює 95 відсоткам від ваги всіх місяців газового гіганта.

Супутник Титан має крижану кору, яка вкриває практично всю його поверхню. Ландшафт покривають органічні осадові речовини. Рельєф геологічно молодий і рівний, якщо не брати до уваги невелику кількість гірських хребтів і кратерів. На поверхні Титана виявлені кріовулкани. Через щільну атмосферу, яка оточує супутник, вченим довгий час не вдавалося розгледіти ландшафт Титана. Ситуація змінилася в момент прибуття до Сатурну автоматичного апарату «Кассіні» в 2004 році.

Склад атмосфери переважно складає азот з невеликим обсягом метану з етаном, наявність яких призводить до утворення хмар. Саме вони є причиною опадів на супутнику, які випадають в рідкому або твердому вигляді. Поверхня супутника має ряд озер, які наповнені метан-метановим складом. Тиск біля поверхні супутника майже в 1,5 разів більше, ніж на Землі. Поверхня Титана прогрівається до 170 градусів.

Не зважаючи а низьку температуру, Титан однак можна зіставити з нашою планетою, коли вона перебувала на ранніх стадіях формування. У той же час не виключається можливість виявлення простих форм життя на поверхні або під нею, наприклад, в підземному водоймищі, умови розташування якого більш комфортні, ніж на крижаному ландшафті супутника.

Відкриття супутника Титан

Христіан Гюйгенс першовідкривач Титана Християн Гюйген вважається першовідкривачем Титана. Однак Титан був вперше виявлений Християном Гюйгенсом у 1655 році. На це відкриття астронома і математика надихнув Галілей, тому Гюйгенс, якому допомагав його брат, приступив до створення телескопа з апертурою в 57 мм. Його кратність дозволяла збільшити об'єкти в 50 разів. Сконструйований телескоп дозволив Гюйгенсу спостерігати за різними планетами в Сонячній системі. Саме у Сатурна досліднику вдалося виявити яскравий об'єкт, який проходив повне коло навколо газового гіганта за 16-ти денний період.

Після кількох оборотів, коли кільця планети практично не впливали на точність спостережень, астроном зміг підтвердити свою знахідку. Після цього вчений вирішив зашифрувати спостереження анаграмою admovere oculis distantia sidera nostris, vvvvvvvcccrrhnbqx. Лист з цим рядком отримав Джон Валліс в липні 1655 року. Розшифровкою анаграми послужив наступний текст – «супутник обертається навколо Сатурна за 16 днів і 4 години».

Супутник Сатурна довгий час не мав власної назви. Деякі вчені вирішили називати його «Гюйгенсовим супутником». Але після того, як Кассіні довів існування ще чотирьох супутників газового гіганта, відкритий Гюйгенсом місяць почали називати Saturn IV. Це позначення пов'язане з тим, що супутник займає четверту позицію від своєї планети. Але вже 1789 року подібний метод найменування довелося скасувати, так як були знайдені нові супутники, деякі з яких були ближче до планети, ніж відкриті раніше об'єкти.

Позначення, яким ми користуємося сьогодні, було запропоновано Джоном Гершелем, сином відомого астронома. Він запропонував варіант позначити сім супутників Сатурна, які були відомі на той момент, іменами титанів з давньогрецької міфології.

Обертання супутника Титана

Орбіта супутника Титана Орбіта супутника Титана дорівнює 1221870 км. Це свідчить, що супутник розташований за межами кілець газового гіганта, останнє з яких знаходиться на відстані в ¾ млн. км від його поверхні. Найближчі супутники розташовані на відстані в 242 тис. км і 695 тис. км від Титана. Титан і Гіперіон знаходяться в орбітальному резонансі з співвідношенням 3 до 4. Титан встигає зробити повний проліт по орбіті Сатурна за 15 днів і 22 години, а його середня швидкість обертання знаходиться в межах 5,57 км / с. У орбіти Титана відзначається наявність ексцентриситету, який становить 0.02. Орбіта має відхилення від екватора газового гіганта на 0.348 градуси.

Як і у випадку з Місяцем, супутник обертається синхронно з планетою, що обумовлено приливними силами Сатурна. Це показує, що супутник обертається навколо осі та навколо планети з однаковим періодом, тому Титан завжди повернутий до Сатурна однією стороною.

Завдяки нахилу осі обертання Сатурна в 26,73 градусів відбувається постійна зміна пір року не тільки на планеті, але і на супутниках. Навколо Сонця Сатурн робить оборот за 30 років. Останній літній сезон на території південної півкулі на Титані завершився в 2009 році.

Центр маси між супутником і планетою знаходиться всього в 30000 метрів від її власного центру. Це обумовлено величезною різницею маси між космічними тілами. З цієї причини Титан практично не впливає на планету. Довгий час астрономи схилялись до думки, що супутник має діаметр 5550 км. У цьому випадку він міг би стати першим серед супутників в Сонячній системі. Проте, дослідницький апарат «Вояджер-1», який зробив знімки супутника, продемонстрував наявність високощільної атмосфери, яка не дозволяла раніше в точності визначитися з розмірами супутника.

За діаметром, масі і показником щільності, супутник схожий на супутники Юпітера – Ганімед і Каллісто. Маса Титана на 4/5 перевищує масу Місяця, а його радіус наполовину більше, ніж у природного супутника Землі. Супутник має середню щільність на рівні 1,88 г / см³, яка є найбільшою серед інших супутників Сатурна. Сьогодні тривають суперечки щодо того, яким чином відбулося формування Титана. Чи мав місце вплив пилової хмари, від якого був сформований газовий гігант, або Титан був притягнутий гравітацією планети вже в більш пізній період. Саме завдяки останній теорії вдається пояснити, чому так нерівномірно розподіляється маса серед супутників Сатурна. Титан відрізняється досить великими розмірами, тому він здатний підтримувати високу температуру ядра, що забезпечує геологічну активність.

Структура супутника Титан

Структура супутника Титан За структурою Титан є сферою, яка на 50% складається з льоду, а ще на 50% з гірських порід. Склад структури супутника робить його в значній мірі схожим на Ганімед, Каллісто або Тритон. У той же час відмінністю його від зазначених місяців є щільна структура атмосфери.

Титан по своїх габаритах схожий на Меркурій або Ганімед, але у нього також є чимала атмосфера, товщина якої досягає 400 км. Сучасні дослідження дозволяють говорити про те, що вона складається з азоту, який складає атмосферу на 95 відсотків. Тому на поверхню супутника діє тиск, що на 1,5 рази перевищує атмосферу Землі. Метан, який наявний в атмосфері, може запускати процес фотолізу в поверхневому шарі. Супутник Сатурна є єдиним серед присутніх в Сонячній системі, рельєф якого неможливо розгледіти за допомогою оптичного діапазону.

Сьогодні в науковому співтоваристві не сформована єдина думка про те, звідки виникла атмосфера Титана. Існує кілька різних теорій, кожна з яких стикається з серйозними контраргументами. Один з варіантів розглядає можливість того, що спочатку супутник мав аміачну атмосферу. Але з часом відбувся процес дегазації Титана, якому активно допомагало ультрафіолетове випромінювання. Під його впливом аміачна атмосфера була розкладена на азот і водень, які стали в подальшому молекулами N2 і H2. Азот, що має велику масу, опустився нижче, а водень почав випаровуватися в космос через низьку гравітації супутника.

Але вчені, які не підтримують цю теорію, відзначають, що такий процес може відбуватися тільки в тому випадку, коли космічний об'єкт має високу температуру, щоб забезпечити процес диференціації надр на тверде ядро і крижаний покрив. Але отримані дані з апарату «Кассіні» показують, що структура Титана не має наскільки чіткого поділу на шари.

Відповідно іншій теорії збереження азоту могло бути пов'язано з періодом, коли супутник тільки знаходився на стадії формування. Але в цьому випадку в атмосфері повинен бути аргон-36, який брав участь в утворенні планет і супутників в Сонячній системі. Але дослідження показують, що цей ізотоп представлений в незначній кількості. Одна з публікацій журналу Nature Geoscience містить статтю з теорією про те, що Титан отримав свою атмосферу завдяки інтенсивному кометному бомбардуванню, що мала місце понад 4 млрд. років тому. Як заявлено авторами теорії, утворення азоту з аміачної атмосфери можливо при зіткненні тіл з рельєфом супутника. Такі зіткнення відбуваються на високій швидкості, а в місцях, куди падали комети, значно збільшувалась температура, а також багаторазово збільшувався тиск. З цієї причини стає можливим протікання необхідної реакції між елементами. Щоб перевірити свою теорію, вчені скористалися лазерними гарматами, якими була проведена бомбардування застиглого аміаку золотими та платиновими снарядами. Під час досліду вдалося продемонструвати, що в момент зіткнення аміак розкладається на складові компоненти у вигляді водню і азоту. Вчені прийшли до висновку, що інтенсивне бомбардування поверхні супутника в давнину привела до вивільнення 300 квадрильйонів тонн азоту. Такого обсягу речовини, як вони вважають, вистачає для створення існуючої атмосфери супутника.

Недавні дослідження втрат атмосфери супутника в порівнянні з початковим рівнем вдалося провести завдяки порівнянню ізотопів азоту. Їх співвідношення приблизно в 4 рази вище, ніж на нашій планеті. Це показує, що рівень первинної атмосфери Титана був приблизно в 30 разів більше, ніж сьогодні. До такого висновку вдалося прийти через те, що невелика маса ізотоп 14N повинна була приводити до його швидкої втрати.

Атмосфера Титана

Атмосфера супутника Титан Атмосфера Титана віддалена від його поверхні приблизно в 10 разів вище, ніж у випадку з земною атмосферою. Зокрема, тропосфера знаходиться на рівні 35 км. До 50 км від поверхні розташовується тропопауза. У цьому шарі температурний режим залишається стабільним, після чого починається постійне нагрівання атмосфери. Біля поверхні планети зафіксована температура на рівні 180 градусів за Цельсієм, але при підйомі від поверхні вона підвищується і досягає 121 градуси. Структура іоносфери супутника значно складніше земної. Основний її масив відзначається на рівні 1200 км над поверхнею. Вчене співтовариство було чимало здивоване відкриттям другого шару іоносфери, що залягає на відстані 40-140 км над поверхнею.

Єдиними тілами в Сонячній системі, які володіють щільною атмосферою і мають великий вміст азоту, виступає супутник Сатурна і Земля. Склад атмосфери на Титані має приблизно 98 відсотків азоту, і лише менше двох відсотків метану і аргону. Під час досліджень вдалося виявити диацетилу, метилацетилен, ціаноацетілен, гелій та інші компоненти. Але атмосфера Титана практично позбавлена вільного кисню. У супутника Сатурна практично немає магнітного поля, тому атмосфера постійно підпадає під вплив сонячних вітрів. У той же час вона руйнується космічним і сонячним випромінюванням, що призводить до розкладання азоту і метану на вуглеводневі радикали. З цих елементів створюється ряд складних з'єднань, до яких відносять бензол.

Клімат Титана

Клімат супутника Титан Поверхня Титана має температуру в межах 180 градусів. Щільна і непрозора атмосфера призводить до того, що різниця температури на екваторі і полюсах незначна. Така низька температура в поєднанні з високим тиском не дозволяє танути крижаному покриву, а тому в атмосфері дуже мало рідини. Високі шари демонструють істотний вміст метану. Його наявність повинно було стати причиною процесів, які запускають парниковий ефект, що мало б підвищити температуру на Титані. Але Титан оповитий помаранчевим туманом, в якому містяться молекули органічних сполук, що призводить до поглинання сонячних променів. Через цей туман проходять тільки інфрачервоні промені, тому на Титані створилися умови для антипарникового ефекту, який не дає підвищуватися температурі над поверхнею супутника.

Пориви вітру на супутнику не володіють достатньою силою. Зазвичай спостерігається вітер зі швидкістю в 0,3 м/с. На великій висоті можлива зміна напрямку вітру. На віддаленні в 10 км від поверхні вітер значно посилюється. Тут швидкість поривів може становити 30 м/с, тому виникає диференціальне обертання. При досягненні висоти в 120 км над супутником було відзначено високий рівень турбулентності. Такі дані отримано ще у 1980-х, коли до Сатурну був відправлений перший «Вояджер». Але самим приголомшливим відкриттям стало те, що на висоті в 80 км над поверхнею супутника існує зона штилю. Таке неймовірне явище залишається без пояснення. Інформація, яку вдалося отримати під час спуску зонда "Гюйгенс", була використана для створення моделі руху атмосферної маси над супутником. Після проведених обчислень вчені отримали осередок Хадлі. Він характеризується тим, що тепле повітря влітку переноситься з півдня на північ, де після охолодження воно повертається на південну сторону. Період зміни циркуляції відбувається раз в 14,5 років.

Хмарність на Титані

Завдяки конденсації метану на висоті в декілька десятків кілометрів утворюються хмари. За даними, які вдалося отримати «Гюйгенсу», показник відносної вологості метану збільшується в залежності від висоти. У поверхні його значення знаходиться в межах 45%, а на висоті 7-8 км підвищується до 100%. У той же час зниження вмісту метану відбувається в зворотному порядку. На висоті в 16 км помічені розряджені хмари, які складаються з метану та азоту. На поверхні Титану може постійно випадати паморозь, компенсація якої відбувається під дією випаровування.

Атмосферний вихор на супутнику Титан На супутнику Титан спостерігається і атмосферний вихор. Під час прольоту над поверхнею Титана в 2006 році апарат «Кассіні» сфотографував величезну хмару, яка розташувалося на висоті 40 км. Вченим давно відомо про можливість метану формувати хмари, але в цьому випадку скупчення газу було представлено етаном, так як розміри частинок вказували на нього. До того ж, саме етан може бути сконденсований на такій висоті. Також космічний зонд знайшов хмари над полюсом, які представлені метаном, етаном й іншими органічними сполуками. Діаметр хмари дорівнював 2400 км. Повторно хмару було знято вже через місяць, коли зонд «Кассіні» зустрів її знову на тому ж місці. Дослідники роблять припущення про те, що в той момент над полюсом супутника йшов дощ або випав сніг, якщо температурний режим був досить низьким. Свого часу фіксувалися скупчення хмар над південною півкулею. Вони займали приблизно 1 відсоток поверхні, але цей показник може підвищуватися до 8 відсотків. Відмінності можна пояснити тим, що в південній частині супутника в той момент часу був літній сезон, тому там відбувався підігрів атмосфери. У подібному випадку спостерігається здатність метану до утворення хмарного покриву, хоча рівень вологості етану дорівнює 100%. У вересні 2010 року дослідники приступили до аналізу знімків космічного зонда "Кассіні", після чого вони зробили висновок, що в екваторіальній частині Титана часом відбуваються сильні дощі. В якості підтвердження своєї теорії вони приводять високий рівень порізаності, який спостерігається тільки при річкових потоках.

Під час спостережень вдалося визначити, що з хмарність на Титані визначається широтою. У високій широті під час зимового періоду часто утворюються скупчення постійних хмар, які формуються над тропосферою. У низькій широті хмари розташовані на рівні 15 км, тому їх розміри залишаються невеликими, і вони не відзначаються сталістю. Тривалі спостереження за супутником з поверхні Землі показують сезонність хмарності в атмосфері Титана. Під час повного оберту Сатурна навколо Сонця, який триває 30 років, на його супутнику 25 років відбувається формування хмар, після чого вони пропадають з атмосфери на 5 років, щоб знову сформуватися з початком повторення циклу.

Радарні зображення Титана, які вдалося зробити в 2006 році, демонструють наявність гірських хребтів на його поверхні. Їх висота не перевищує 1 км. Дослідникам вдалося помітити також долини з численними руслами річок, які стікають з височини. Плями темного кольору, які показані на знімках, зазвичай асоціюють з висохлими озерами. Експерти відзначили присутність істотної ерозії хребтів. Через потоки рідкого метану, які проливаються на поверхню в період сильних злив, в гірських грядах могли утворитися печери. Недалеко від Ксанаду був виявлений незвичайний об'єкт під назвою Hotei Arcus. Його особливістю є дугоподібна форма, а також висока яскравість об'єкта. Можливо об'єкт виступає в якості активного вулканічного району, або тут розташовані великі відкладення певної речовини. На сьогодні визначити точно значення цього відкриття не вдається.

На екваторі супутника знаходиться світлий регіон Адірам, де розташовано гірські хребти, висота яких досягає кількасот метрів. Вчені не виключають можливість відкриття на поверхні південної півкулі великої гірського ланцюга, протяжність якого становить 150 км. Гори митр мають пік, висота якого понад 3,3 км. Всі ці відкриття підтверджують тектонічні процеси, які призвели до формування рельєфу супутника. Поверхня супутника досить гладка. Допускається варіація висоти, що не перевищує 2 км. Але існують також місцеві серйозні зміни висоти, які фіксують стереозображення і радарні дані, які вдалося отримати «Гюйгенсу». На поверхні супутника є багато крутих схилів. Їх наявність можна вважати доказом постійних ерозійних процесів, в яких бере участь рідина і вітер. Наявність ударних кратерів на поверхні супутника підтверджується, але їх досить мало. Причиною складності в їх виявленні є швидке заповнення кратерів опадами, а також дію ерозії вітру. Контрастність ландшафту знижується при наближенні до полюсів.

Дюни Титана

Дюни супутника Титан На поверхні Титана знайдені темні ділянки, які схожі за габаритами з Ксанаду. Вони знаходяться в екваторіальній зоні, тому дослідники спочатку асоціювали їх з метановими морями. Завдяки радарних досліджень вдалося відзначити, що темні плями практично завжди накривають ряди дюн, які витягнуті в напрямку переважаючого вітру.

Наявність темного відтінку низовин зазвичай пояснюють тим, що в цих місцях велике скупчення пилу, який випадає з атмосфери і змивається опадами в низовини. Не виключено, що пил може бути змішаний з крижаною крихтою.

Метанові річки і озера Титана

Вчені вже багато років розглядали ймовірність наявності на Титані озер, заповнених метаном в рідкому вигляді. Але вперше таку гіпотезу вдалося підтвердити під час експедиції «Вояджер». Космічні апарати продемонстрували наявність щільної атмосфери певного складу і необхідного температурного режиму, який дозволяє зберігати рідкий стан метану. Уже в 1995 році завдяки роботі телескопа «Хаббл» вдалося отримати інформацію про те, що на поверхні супутника є кілька озер, заповнених метаном. Старт програми «Кассіні», який відбувся на початку 2004 року, дозволив провести більш детальне вивчення поверхні Титану. Завдяки кільком запланованим прольотах над Титаном була отримана інформація, що підтверджує гіпотезу. Спочатку дослідники розглядали можливість отримання даних завдяки відображенню світла, але відблиски від поверхні супутника так і не були зафіксовані. Тільки в 2009 році апарат відправив на Землю відомості про фіксацію відбиття сонячних променів від гладкої поверхні. Нею виявилося озеро, заповнене рідкою речовиною. Це стало першим достовірним підтвердженням гіпотези.

Річки і озера супутника Титан До цього на ділянці поблизу полюсу Титана автоматичний апарат вже фіксував рівну поверхню з хорошим поглинанням, яка була асоційована з етановими або метановими озерами. Ще в 2005 році апаратура «Кассіні» зафіксувала темну зону на поверхні, що має виразні межі. Її також ідентифікували як рідке озеро. Тепер об'єкт носить назву Онтаріо. Під час радарного дослідження регіону Меццорамія вдалося виявити розвинену річкову систему, берегова лінія якої мала сліди сильної ерозії. Русло річки було покрито рідиною або вона протікала по ньому відносно недавно. У 2007 році «Кассіні» пролітав над північним полюсом і зафіксував гігантські озера, найбільше з яких було названо морем Кракена. Його розміри перевищували 1000 км по довжині, а площа водойми ідентична Каспійському морю.

Пізніше вченими, під час дослідження зображень, отриманих від «Кассіні» в 2004-2008 роках, був виявлений об'єкт, який схожий на озеро. Його глибина досягає метра, а знаходиться він в пустельному регіоні супутника. Виявлення об'єкта було б неможливо без використання інфрачервоної зйомки під час досліджень космічним апаратом. Протяжність озера становить 60 км, а в ширину воно становить 40 км. Крім цього озера вдалося знайти ще чотири об'єкти, які нагадують за формою болота, які можна виявити на поверхні Землі.

Виходячи з інформації, яку вдалося зібрати «Кассіні», а також комп'ютерної моделі, вчені змогли визначити наступний склад рідких водойм – етан (76%), пропан (8%), метан (10%). З інших досліджень можна помітити, що головними елементами речовин, які наповнюють озера, виступають метан і етан. Запаси газів, які наповнюють озера на поверхні супутника Титан, в рази більше, ніж обсяг нафти або газу на нашій планеті. Раніше фахівці з NASA зробили припущення, що за певних умов на озерах супутника Сатурна можна навіть спостерігати плаваючі крижинки. Такі крижані скалки повинні містити не менше п'яти відсотків газу, аби вони залишалися над поверхнею озера.

Найбільше скупчення водойм на поверхні Титана співвідноситься з північним полюсом, а на південному вони практично відсутні. Така тенденція пояснюється кліматичними умовами на Титані. Кожен сезон в середньому триває приблизно 7 земних років. За цей період часу речовина, що наповнює водойми, може випаруватися на одній півкулі і знову з'явитися на іншому. Під час зниження «Гюйгенса» на Титан, вдалося відзняти ряд зображень, де чітко видно світлі зони у вигляді пагорбів, які перетинають русла, що беруть початок у їх темній області. Посадка апарату відбулася, ймовірно, на темній поверхні, так як під ним був твердий рельєф. Ґрунт, який знаходився в місці приземлення апарату, був схожий на пісок. Його склад, можливо, представлений крижаною крихтою упереміж з вуглеводнями. Вологість ґрунту може змінюватися під дією процесу випадання паморозі. Зображення з поверхні Титана демонструють безліч каменів, що мають круглу форму. Ймовірно вони є брилами льоду. Свою форму камені могли отримати при тривалому впливові, який чинить на них рідина. Вчені припускають, що на екваторі, де пройшла посадка «Гюйгенса», пересихання озер може бути тільки тимчасовим і сезонним.

Кріовулканізм Титана

На Титані є ряд суттєвих ознак того, що його вулканічна активність триває донині. Вже давно відзначено, що більшість вулканів мають схожі риси, але на Титані не виявлено силікатних вулканів, які є на другій, третій або четвертій планеті від Сонця. Титан має кріовулкани, виверження яких відбувається за участю аміачної суміші, в яку входять вкраплення вуглеводнів.

Спочатку вулканізм на Титані вдалося спрогнозувати завдяки виявленню в його атмосфері ізотопу аргону-40. Його утворення відбувається тільки при радіоактивному розпаді. Після відправки місії «Кассіні» до Сатурну, вченим вдалося знайти джерела метану, які за своєю структурою нагадують кріовулкани. У той же час на поверхні Титана до сьогодні не було виявлено інших джерел цього газу, то прийнято вважати, що наповнення ним атмосфери супутника забезпечується кріовулканами.

У той же час астрономи вже давно помітили світлі об'єкти, які носять тимчасовий характер. Але вони були визнані як сильно тривалі, аби класифікувати їх як звичайне погодне явище. За припущеннями фахівців, це місця, де активно вивергається один з діючих кріовулканів.

Вулканізм на Титані, як і на планетах, пов'язаний з радіоактивним розпадом, який відбувається глибоко в надрах космічного об'єкта. На Землі магму представляє розплавлена порода, яка відрізняється більш низькою щільністю, ніж земна кора. Тому і відбуваються виверження на поверхню планети. Але на супутнику Сатурна все інакше. Щільність аміаку значно вище, ніж рівень щільності застиглого льоду. З цієї причини кріовулкани повинні задіяти більше енергії для виверження на поверхню. Як вважають дослідники, отримати таку кількість енергії можна завдяки приливному ефекту, який чинить газовий гігант Сатурн на Титана.

Імовірна внутрішня будова Титана

Вчені прийшли до думки, що у Титана є тверде ядро. Його склад представлений скельними породами, діаметр якого 3400 км. Ядро оточують шари льоду. Зовнішню частину мантії Титана становить лід з гідратом метану, а всередині знаходиться щільно спресований лід. Між ними розташована прошарок, який містить рідку воду. Як і у випадку з іншими супутниками газового гіганту, на Титан впливає потужна приливна сила, яка проявляється під час тектонічної активності. Приливний вплив дозволяє розігріти ядро і забезпечити бажаний рівень вулканічної активності.

Можливий підповерхнєвий океан Титану

Моря і озера супутника Титан Деякі дослідники схильні вважати гіпотетичну можливість розташування під поверхнею Титана рідкого океану цілком імовірною. Через потужну приливну дію, яка сходить від Сатурна, ядро супутника може розігріватися до досить великих значень, щоб підтримувати воду під поверхнею в рідкому стані.

Доказом такої теорії вчені вважають зображення, які були надані апаратом «Кассіні» за 2005-2007 роки. На них можна помітити, що елементи рельєфу поступово зміщуються. За два роки зміщення склало більше 30 км. Так як Титан обертається синхронно з Сатурном, то подібний феномен можна пояснити тільки тим, що під зовнішньою корою супутника є рідина, яка відокремлює його від основної маси космічного тіла.

За припущеннями групи вчених в рідини може бути досить великий рівень аміаку. Саме він виконує функції антифризу, не дозволяючи воді застигнути. Іншими словами, він знижує поріг її замерзання. Якщо врахувати при цьому високий тиск, який чинить кора Титана, то це можна вважати додатковою можливістю для наявності океану під крижаним покривом Титана.

Використовуючи дані, які були отримані за час місії «Кассіні», під корою Титана, на глибині до 100 км, цілком може розташовуватися рідкий океан. У воді повинна бути велика кількість солі. Новий експеримент, результати якого були опубліковані в 2014 році, заснований на гравітаційних кресленнях Титана. За його допомогою вчені довели, що рідина в океані під корою супутника може мати високу щільність і неймовірний рівень солоності. Можна говорити про справжній розсол, в якому міститься безліч солей натрію, калію і сірки. У різних ділянках супутника залягання океану може варіюватися. У деяких точках вода може промерзати, що призводить до внутрішнього нарощування крижаної кори, але шар рідини практично ніде не має безпосереднього доступу до поверхні. Завдяки високому рівню вмісту солей, в океані виключена можливість утворення життя у відомому людству вигляді.

Пори року на Титані

Як це не дивно, але на Титані, як і на Землі, існують певні пори року. Під час руху газового гіганта навколо зірки, на його супутнику змінюються сезони. Часом на поверхні супутника також можна спостерігати шторми. Через нагрівання від сонячних променів починає генеруватися висхідний потік повітря, що призводить до серйозної конвекції. Але на відміну від земних умов, на Титані більш щільні хмари, які сильно зміщені по широті. На Землі ж вони майже не зміщуються до полюсів.

Спостереження і дослідження Титана

Спостереження і дослідження Титана До польоту в космос "Піонера-11» спостерігати за Титаном можна було тільки з поверхні Землі. Тільки в 1979 році цей апарат вийшов на орбіту планети Сатурн і приступив до вимірювань самої планети і її лун.

До цього вчений Хосе Комас Сола в 1907 році доводив, ніби був свідком потемніння краю диска супутника, що дозволило йому розгледіти кілька світлих плям в центрі. Атмосферу Титана відкрив Джерард Койпер в 1943 році. Супутник Сатурна неможливо помітити без спеціального обладнання. Але його можна розгледіти навіть за допомогою аматорського телескопа при сприятливих обставинах. Видима зоряна величина для цього космічного тіла знаходиться в межах +7,9.

Космічний апарат, який першим пролетів біля Титана, був «Піонер-11». Його місією було вивчення газових гігантів нашої системи – Юпітера і Сатурна. Уже в вересні 1979 року космічний зонд зміг відправити першу серію зображень Титана. Інформація, отримана від апарату, дозволила зрозуміти, що Титан не підходить для життя через занадто низький температурний режим. Фотознімки, які тоді доставив зонд, мали низьку якість, тому не дозволили почати детальне вивчення Титана.

Істотний прогрес вдалося отримати тільки завдяки місії "Вояджер". У 1980 році перший апарат місії підійшов усього на 5600 км до поверхні супутника. Зроблені фотографії були досить розпливчастими і не деталізованими. Причиною цього стала атмосфера, що постійно заважає у вивченні супутника. Космічний апарат зміг лише надати додаткову інформацію щодо розмірів супутника.

Другий апарат добрався до газового гіганта в 1981 році. Його метою був Уран, а біля Сатурна він проводив маневри для подальшого польоту, тому практично не надав даних про Титані. Поява перших якісних знімків, які дозволили дізнатися про структуру супутника, відбулося в 1990 році, коли був запущений «Хаббл». Отримані зображення були виконані за допомогою інфрачервоного спектра, і на них вдалося помітити кілька метанових хмар з органічним смогом. Наявність чіткого контрасту між темною і світлою областю Титана робило його унікальним для Сонячної системи. Звичні кратеріровані ділянки на поверхні Титана «Хабблу» не вдалося виявити. Було зроблено припущення, що світліші ділянки розташовуються вище темних. Також їх склад був різним. Було зроблено припущення про те, що структура світлих ділянок представлена льодом, а темні – це скельна порода або органічний матеріал.

У 1997 році до супутника Титан вирушив апарат «Кассіні», який був розроблений спільними зусиллями NASA і ESA. Його створили для того, щоб вивчити газовий гігант. Також велика увага приділялася його місяцям. Саме цьому апарату був присвоєно звання першого штучного супутника, який з'явився у Сатурна. Спочатку передбачалося, що автоматичний апарат буде працювати протягом чотирирічного періоду.

Зонд «Кассіні» благополучно вийшов на орбіту газового гіганта вже в 2004 році. Вперше він пролетів біля супутника Титана вже через 3 місяці після появи в його системі. Як виявилося в подальшому, саме супутник Титан є найбільш віддаленим космічним об'єктом, на який будь-коли відбувалася запланована посадка. Радіолокаційне вивчення, яке провів апарат, показало складну структуру супутника Титана.

За період 2006-2008 років апарат провів понад двадцять прольотів над Титаном. За цей час вдалося отримати безліччю знімків, які довели наявність на його поверхні озер з рідкою речовиною. Пізніше фахівці прийняли рішення про продовження місії з вивчення Сатурна до 2017 року. Це дозволило «Кассіні» зробити ще 56 прольотів над супутником Титан. Відділення спеціального зонда під назвою «Гюйгенс» відбулося в кінці грудня 2004 року. Він спустився на поверхню Титана через 20 днів після запуску. Цей зонд є першим апаратом, який створила людина для дослідження супутників інших планет. Швидкість, з якою зонд спустився на поверхню, склала 4,5 м/с. Під час польоту до поверхні супутника Титан, зонд встиг зібрати ряд проб його атмосфери. На висоті в 16 км над поверхнею були зафіксовані пориви вітру в 26 км/год. Спочатку температура становила 202 градуси, але потім вона піднялася до 179 градусів біля поверхні.

Зображення, які вдалося зробити під час приземлення, показали наявність складного рельєфу, на якому видно сліди впливу води. Але темний ділянку, на якому зонд зробив свою посадку, мав тверду структуру. Зображення, які були зроблені на супутнику Титан, демонструють велику кількість каменів, що мають округлу форму, в зоні приземлення. Вчені вважають, що це своєрідна галька.

Плановані місії на супутник Титан

Плановані місії на супутник Титан Майбутні спільні проекти NASA і ESA дозволять приступити до більш докладного вивчення системи Сатурна. Особливу увагу буде приділено Титану і Енцеладу. Новий космічний апарат буде складатися з орбітальної станції і двох зондів, які планується використовувати для вивчення рельєфу Титана. За формою один із апаратів, що спускатиметься буде аеростатом, який знаходитиметься серед щільних шарів атмосфери. Розробники вважають, що цей зонд зможе зробити як мінімум один обліт супутника Титана.

В якості другого зонда буде використовуватися спеціальне плавучий засіб, який буде спущено на поверхню полярного озера. Термін його використання розрахований на півроку досліджень, а звіт буде розпочато через шість годин з моменту приводнення. До речі, він стане першим апаратом надводного типу, що використовуватиметься за межами нашої планети. Спочатку нову місію було заплановано розпочати вже в 2010 році. Але за рік до передбачуваного старту в NASA і ESA було зроблено оголошення про продовження місії «Кассіні», а дослідження Сатурна було відкладено на більш пізній термін. Тепер датою старту програми називають 2020 рік. Інтерес до Титану пов'язаний з планами освоєння космосу в найближчому майбутньому. Багато астрономів вважають, що місячна або марсіанська поверхня погано підходить для заснування першої колонії. Але саме супутник Сатурна Титан стане відмінним варіантом для розміщення подібного об'єкта.

Ймовірність виявлення життя на Титані

Як відомо, газові гіганти і їх місяці, які знаходяться в межах Сонячної системи, розташовані за межами жилої зони. З цієї причини шанси розвитку високорозвиненого життя на їх поверхні фактично виключені. Проте, вчені не відкидають можливість перебування на поверхні таких космічних об'єктів простих організмів.

Хоча на поверхні супутника Сатурна спостерігається дуже низька температура, тут є багато інших факторів, від яких залежить хімічна еволюція. Завдяки щільному азотної атмосфері з органічними сполуками вчені отримали відмінні можливості для вивчення небесних тіл з умовами, наближеними до жилих. З цієї причини супутник Титан є метою вивчення для багатьох екзобіологів, які припускають, що аналогічні умови були на нашій планеті на ранньому етапі її розвитку. Проте, через занадто низьку температуру можливість пребіотичного розвитку виключається.

Стівен Беннер, який працює в університеті Флориди, припустив, що життя на супутнику могло з'явитися в озерах, заповнених рідкими вуглеводнями. Метан може виступати в якості розчинника в процесах живих організмів. Варто відзначити, що ступінь агресивності метану або етану значно менше, ніж у водного середовища. Це доводить, що макромолекули, серед яких можна назвати білки і нуклеїнові кислоти, можна стабілізувати у подібному середовищі.

Ще в 2010 році команда дослідників з NASA повідомили, що їм вдалося знайти на поверхні супутника ймовірні сліди простих органічних форм. До таких висновків вони прийшли після того, як проаналізували дані, які були надані апаратом «Кассіні». Під час вивчення того, як веде себе водень на Титані, астробіологу Крісу Маккею прийшла в голову ідея про можливе «диханні» найпростіших форм життя. Вони мають відмінну від земної форми будову, за умов коли звична нам вода і кисень замінені метаном і воднем.

Виходячи з даної теорії, зразки життя можуть використовувати водень у вигляді газу для харчування. Під час їх життєдіяльності відбувалося б утворення метану. В результаті на супутнику Титан згодом повинна була виникнути нестача ацетилену, що призвело б до падіння рівня водню. Завдяки проведеним дослідженням, які були отримані зондом «Кассіні», в атмосфері зовсім не спостерігається ацетилен, хоча його наявність є обов'язковою у зв'язку з впливом УФ-променів на щільну атмосферу супутника. За непрямими фактами виникає перспектива зробити припущення про те, що водень біля крижаної кори Титана також поступово зменшується в об'ємі. Астробілог Маккей, під час публікації своєї теорії, повідомляє, що подібні спостереження вельми не стандарти і зараз дуже складно дати для них однозначне пояснення. За його словами «це не доводить наявності життя, але вельми інтригує». У той же час дослідник не виключив можливість того, що отримані дані можна інтерпретувати інакше.

Через тривалий період часу поява життя на поверхні супутника Титана є цілком прогнозованим. Приблизно через 5-6 млрд. років наше Сонце істотно розшириться, перероджуючись в червоного гіганта, після чого на супутнику температура поверхні підніметься вище 70 градусів. Ця позначка є допустимою для того, щоб океани заповнила справжня вода і аміак. У подібних умовах буде знаходитися Титан протягом декількох мільйонів років і за цей час на ньому ймовірно зможуть з'явитися порівняно складні живі організми.

Росiйською


   
Поиск
Rambler's Top100