Titaan

© Vladimir Kalanov,
veebisait"Teadmine on jõud".

Saturni ümber tiirlevad kümned satelliidid. Praegu on teada 53 nimetatud satelliiti, kümmekond taevakeha "ootavad" kinnitust oma lennutrajektooridele, et osaleda Saturni satelliidisüsteemis. Nende hulgas paistab silma suurim satelliit - Titan, mille avastas, nagu teada, juba 1655. aastal Christian Huygens. Suuruse poolest on Titan kõigi Päikesesüsteemi satelliitide seas teisel kohal, jäädes alla vaid Jupiteri satelliidile Ganymedele. Titani läbimõõt on 5150 km, s.o. See satelliit on mõõtmetelt suurem kui planeet Merkuur, mille läbimõõt on 4878 km. Titani tiirlemisperiood Saturni ümber on peaaegu 16 päeva (15 päeva, 22 tundi ja 41 minutit). Titan on ühelt poolt Saturni poole pööratud, nagu Kuu Maale. Titan liigub oma orbiidil Saturnist 1 221 900 km kaugusel.

Titani sisemine struktuur

Titaan ei paku suurt huvi mitte ainult astronoomidele, vaid ka bioloogidele, geoloogidele ja paleoklimatoloogidele. Kuid kõiki neid ei huvita mitte ainult Titani suurus ja selle orbiidi parameetrid, vaid ka selle satelliidi atmosfäär ja pind.

Titan on ainus satelliit päikesesüsteemis, millel on atmosfäär. Titani atmosfääri tihedus on oluliselt suurem kui Maa atmosfääri tihedus, seega on rõhk Titani pinnal poolteist korda (1,5 baari) kõrgem kui Maa oma. Temperatuur satelliidi pinnal jääb vahemikku 90-100 K. Atmosfäär koosneb peamiselt lämmastikust (90-97%), leidub ka metaani (2-5%) ja argooni (umbes 0-6%), etaani, vesiniku (0,2%) ja süsinikdioksiidi jälgi. Metaani olemasolu määrati infrapunaspektromeetria abil juba 1944. aastal.

Titani pind on kaetud pilvedega. 1980. aastal Voyager 1 edastatud piltidel on pilved valdavalt oranži värvi. See tähendab orgaaniliste molekulide olemasolu neis, mis on täiesti arusaadav, arvestades metaani olemasolu atmosfääris. Metaan on kasvuhoonegaas ja metaani sisaldavad pilved katavad Titani pinda. Titani visuaalsed vaatlused on väga keerulised. Mõned teadlased on väitnud, et külm valitseb ainult atmosfääri välimistes kihtides ja pinnal võib olla muid tingimusi, sealhulgas selliseid, mille korral on võimalik valkude elu.

Eeldati titaanliku atmosfääri sarnasust Maal varem eksisteerinud atmosfääriga. Sellel oletusel oli teatud alus, sest Maa kaasaegses atmosfääris, nagu ka Titani atmosfääris, on põhikomponendiks molekulaarne lämmastik.

Titani pinna mõistatus

Panoraamvaade Titani pinnale kosmoseaparaadilt Huygens

Titani pinna mõistatus on teadlasi kummitanud. Astronoomid ja eriti bioloogid ja paleoklimatoloogid soovisid rohkem teada taevakeha kohta, millelt (mis siis, kui!) võiks avastada valgulist elu. Mis on seal pilvekihi all: ookean või tahke pind? Kui see on ookean, siis millega see on täidetud – veega? etaan? Neile küsimustele vastuseid ei tulnud kaua oodata. 1997. aastal viis NASA koos Euroopa Kosmoseagentuuriga lõpule Cassini-Huygensi projekti ja Cassini planeetidevahelise sondi arendamise Titani poole saadetud Huygensi atmosfäärisondiga. 2004. aasta juulis eraldus sond Huygens kosmoseaparaadist Cassini, sisenes Titani pilvisesse atmosfääri ja maandus selle pinnale. Info, mille Huygensi sond Maale edastas, ei jätnud mingit võimalust teadlastele, kes unistasid leida Titanilt vähemalt bioloogilise aktiivsuse jälgi. Oleme taas veendunud, et Päikesesüsteemis ja võib-olla kogu meie galaktikas ja isegi tuhandetes sellistes galaktikates ei eksisteeri elu kusagil peale meie kauni väikese planeedi Maa. Titani pind, nagu ka atmosfäär, osutus erakordselt külmaks, keskmine pinnatemperatuur oli miinus 178°C. Selle pinnal on palju järvi, kuid need ei ole loomulikult veega täidetud, võib-olla on need metaani või etaani ühendid teiste ainetega.

Titani uurimine jätkub. Praeguseks on enam kui 60% Titani pinnast kaardistatud. Järved hõivavad umbes 14% kogu uuritud pindalast. Titaani aine (kivimi ja jää segu) tihedus on umbes 1,88 g/cm³, mis on Saturni kuude seas suurim tihedus. Titaan moodustab enam kui 95% kõigi Saturni kuude massist. Titaani mass on 1,345 × 10 23 kg. Raskuskiirendus on 1,352 (m/s²), s.o. gravitatsioon on umbes seitse korda väiksem kui Maal.

© Vladimir Kalanov,
"Teadmine on jõud"

Kallid külastajad!

Teie töö on keelatud JavaScript. Palun lubage oma brauseris skriptid ja saidi kõik funktsioonid avaneb teile!

Mõnikord nimetatakse meie sinist Maad ookeaniplaneediks. Kuid see nimi vastab suuremal määral Saturni üsna huvitavale satelliidile Titanile. Sellelt avastati vesi, mis kattis selle pinna lõputu ookeaniga. Võib-olla on just seal praegu, oranži atmosfääri ja paksu jäise maakoore all, külma vee sügavuses tärkamas elu?

Titan on Päikesesüsteemi suuruselt teine ​​kuu, mille läbimõõt on 5152 kilomeetrit. Seda ületab suuruselt vaid Jupiteri kuu Ganymedes (läbimõõt 5268 kilomeetrit). Titan tiirleb Saturni ümber veidi elliptilisel orbiidil ja tema orbiit ise möödub hiidplaneedi kuulsate rõngaste tagant. Selle huvitava Saturni satelliidi avastas Hollandi astronoom Christiaan Huygens 1655. aastal ning nimetus “Titan” sai üldtuntuks ja omaksvõtuks alles 1847. aastal, mil avaldati John Herscheli artikkel, kes pakkus selle nime Saturni suurimale satelliidile. .

Nagu meie Kuu, on ka Titanil Saturni suhtes sünkroonse pöörlemise nähtus, see tähendab, et see on alati ühe küljega planeedi poole. See teeb ümber hiiglase 15 päeva, 22 tunni ja 41 minutiga, tehes täpselt ühe pöörde ümber oma pöörlemistelje. See ajaline tasakaal tekib satelliidil gravitatsioonijõudude mõjul esinevate loodete nähtuste tõttu.

Kosmoselaev Voyager uuris Titanit esimest korda, nägi selle tihedat ja läbipaistmatut atmosfääri ning mõõtis täpselt selle läbimõõtu. Selle tulemusena selgus, et tegemist on geoloogiliselt aktiivse taevakehaga - Titani tuum soojendab satelliiti seestpoolt ning 400-kilomeetrise atmosfääri all paiknev jäise "kooriku" välimine kiht jahutatakse -180 °C-ni. ! Atmosfääris endas on lõviosa lämmastik, hapnik puudub täielikult, samuti leidub argooni ja metaani lisandeid.

Cassini missioon lendas Titanist kuus korda mööda ja uuris seda üksikasjalikult aastatel 2006–2011. Satelliidi pinna kuju muutus selle orbiidi läbimisel – kuna orbiit on elliptiline, siis Saturnile minimaalse lähenemise hetkedel muutus Titan loodete küüru tõttu veidi "piklikuks" ja maksimaalsel kaugusel peaaegu sfääriliseks. Samal ajal suurendasid satelliidi läbimõõtu muutvad loodete kühmud seda peaaegu 10 meetri võrra! See tähendab, et kõva koore all on kergesti liigutatav kiht.

Tõenäoliselt on see vesi ja terve "titaanlik" ookean! See võib olla tohutult sügav ja ulatuda 50 kilomeetri paksusest "koorest" kuni 200 kilomeetri sügavusele. Vulkanismi ilmingud võivad olla metaani allikad, mida leidub suurtes kogustes satelliidi atmosfääri ülakihtides.

See peaks kaasa tooma kasvuhooneefekti ja temperatuuri tõusu satelliidi atmosfääris. Kuid alumistes kihtides on orgaanilistest molekulidest koosnev paks oranž udu, mis neelab hästi päikesekiirgust ja vabastab pinnalt infrapunakiirgust. See "kasvuhoonevastane" efekt jahutab Titani pinda umbes 10 kraadi võrra.

Titani kliima on kliimateadlastele tõeline mõistatus. Milline on Maa naftaväljade satelliidi metaani roll "titaanilise" ilma kujunemisel? Eeldatakse, et selle vedelgaasi mered võivad selle jäisel “koorikul” kõikuda, aurustuda ja kondenseeruda pilvedeks ning sajab pinnale metaani.

Seda metaanitsüklit satelliidi atmosfääris tuleb aga täiendada sügavatest allikatest (sarnaselt veeringele Maal). Tuleb märkida, et metaan on lenduv ja ebastabiilne keemiline ühend, mistõttu on atmosfäärist avastatud arvukalt orgaaniliste molekulide variante. Huygensi maandur võimaldas luua mudeli Titani atmosfääri ringlusest. Kõik salapärase Saturni satelliidi mõistatused pole aga lahendatud – paljud neist ootavad endiselt neid, kes oskavad neile ammendavaid vastuseid anda.

Titanil asuva Maa pinnaga oma geoloogilise ehitusega sarnane ala avastati esmakordselt 1994. aastal Hubble'i orbitaalteleskoobi abil. Kuid siis oli võimatu seda üksikasjalikult uurida. Ja 15. oktoobril 1997 startis Saturni poole Ameerika planeetidevaheline jaam Cassini, mille satelliidiks on Titan.

14. jaanuaril 2005 sisenes Cassini jaamast eraldunud maandur Huygens Titani tihedasse atmosfääri. Jaam ise edastas nii 2005. kui ka 2007. aastal Saturni satelliidi pinna kujutised juhtimiskeskusesse.
Jaamast saadud fotod jätsid teadlastele suure mulje. Fensali-nimelise piirkonna fotod meenutasid väga maapealset Kalahari kõrbe. Ja piirkond nimega Belet on Rub al-Khali kõrb Omaanis. Luited on umbes 100 meetri kõrgused, üks kuni kaks kilomeetrit laiad ja sadu kilomeetreid pikad. Titani põhjapoolusest mitte kaugel paistsid selgelt kanalitega ühendatud suured järved. Näete isegi, kuidas miski kanalite kaudu voolab. Maastik oli silmatorkavalt sarnane Kanada, Soome või Karjalaga. Samuti avastati Egiptuse Niiluse sarnane suur jõgi. See on umbes 400 kilomeetrit pikk ja suubub merre. See on esimene Päikesesüsteemis avastatud maaväline jõgi. Ja Titan on esimene maaväline maailm, mille pinnal on mingisugune vedelik. Titani sarnasust Maaga täiendab asjaolu, et sellel on tihe atmosfäär, milles hõljuvad pilved, tekib udu ja sajab vihma. Just tänu atmosfääri olemasolule on Jupiteri satelliit astronoomides alati huvi äratanud. Atmosfääri olemasolu avastas 1944. aastal Ameerika astronoom Gerard Kuiper. Ja 95 protsenti sellest koosneb lämmastikust. Hapnikku selles praktiliselt pole. Ja Titani suurus on muljetavaldav, Saturni kuu Ganymedese järel teisel kohal. Ja Titanil, nagu Maal, on aastaajad. Vaatamata Titani pinna ja Maa maastiku fotode sarnasusele, on Titani ja Maa vahel olulisi erinevusi. Salapärase Saturni satelliidi temperatuur erineb maa omast 100, mõnel pool 200 kraadi võrra. Miinusmärgiga. Sellepärast ei voola tema järvedes ja kanalites vesi. Need on vedelad süsivesikud, mis koosnevad metaani ja etaani segust. A täpsemalt 80 protsendist etaanist, 10 protsendist metaanist ja ligikaudu 8 protsendist propaanist. Ülejäänud 2 protsenti pärineb buteenist, butaanist ja atsetüleenist. Lihtsamalt öeldes on Titan looduslik vedelgaasi hoidla. Ja tundub, et päikesesüsteemi suurim. Kõikide gaasi tootvate ettevõtete sinine unistus. Titani süsivesinike kütusevarud on mitu korda suuremad kui meie planeedil. Ta edastas pildid Maale ja Huygensi maandurile. Kaadrisse tulid kivikesed ja suured kivid. Mõned neist ulatuvad umbes kahe meetri läbimõõduni. Ja nende pind tundub olevat poleeritud. Teadlased on oletanud, et kivid võivad koosneda tavalisest veest, mis on segatud ammoniaagiga. Umbes miinus 180 kraadi juures omandab vesi erakordse tugevuse. Seletus on leitud ka kohalikke kõrbeid täitvale “liivale”. See võib kujutada külmunud süsivesinikke, mis langevad atmosfäärist välja. Maiste mõistete kohaselt pole see pigem "liiv", vaid "lumi". Vaatamata välisele sarnasusele meie planeediga pole intelligentne elu Titanil tõenäoliselt võimalik. Ligi kahesajakraadine pakane takistab suuresti kõrgelt organiseeritud eluvormide teket ja arengut. Kuid sellel saab eksisteerida kõige lihtsam elu. 2010. aastal teatas NASA meeskond, et nad avastasid Titanilt selged märgid lihtsatest eluvormidest. Lihtsalt mitte tavaline hapnik-vesinik, vaid metaan-vesinik. Hiljem see väide kinnitust ei leidnud, kuid seda võimalust ei saa täielikult välistada. Küsimusele elu võimalikkusest umbes miinus 180 kraadise temperatuuri juures ei oska bioloogid kindlat vastust anda. Seetõttu vastavad nad põiklevalt, et selliseid olendeid meie teadus veel ei tunne. Tõsi, üks NASA teadlane Chris McKay tunnistab, et Titanil on elu, mis võib hästi kasutada titaanist leitud hapnikku. Titani atmosfäär on vesinik. Ainult, kui meil õnnestub Saturni satelliidilt elu leida, ei sarnane see tõenäoliselt millegagi, mida me teame. Samuti on püstitatud hüpotees, et sajakilomeetrise jääkihi all võib olla vee ja ammoniaagi segust koosnev ookean. Milles on võimalik uute, meile tundmatute eluvormide olemasolu. Cassini jaama eeldatav eluiga oli neli aastat. Seejärel pikendati seda kuni 2010. aastani. Siis kuni 2017. aastani. Näib, et nii Saturn kui ka Titan pakuvad teadlastele jätkuvalt huvi.

Kogu teave

Titani läbimõõt on 5152 km, mis teeb selle läbimõõduga Kuust ligikaudu 50% suuremaks. Christiaan Huygens, kuulus Hollandi füüsik, mehaanik, matemaatik ja astronoom, avastas Titani kui Saturni esimese kuu 1655. aastal.

Astronoomid uskusid pikka aega, et selle läbimõõt on 5550 km, ja see oli esikohal. Tõelised mõõtmed selgusid hiljem tänu kosmoselaevale Voyager 1.

Selle tohutu kuu pind

Kuni 2004. aastani ei teadnud teadlased, milline näeb välja selle tundmatu taevakeha pind, sest... Saturni satelliit Titan oli täielikult ümbritsetud uskumatult tiheda atmosfääri ümbrisega, muutes selle uurimise keeruliseks. Kuid pärast seda, kui Cassini-Huygensi aparaat selle pinnale maandus, olid kõik küsimused lahendatud.

Nüüd teame, et selle pind on geoloogiliste standardite järgi veel üsna noor ning seda katab setteline orgaaniline aine ja vesijää. See on peaaegu kõik tasane, välja arvatud mõned mäed ja kraatrid. Pinna temperatuur on 170-180°C alla nulli. Atmosfäär koosneb peamiselt lämmastikust, veidi etaanist ja metaanist.

Ligeia süsivesinikmeri on suuruselt teine, Cassini radariuuring

Märkimisväärseid maa-alasid katavad etaan-metaani jõed ja järved. Teadlased avastasid sellel taevakehal vedeliku ja tõestasid atmosfääri olemasolu, mille tulemusena esitati hüpotees, et Titanil võib eksisteerida primitiivne eluvorm.

füüsilised omadused

95% kõigi Saturni ümbritsevate satelliitide kogumassist kuulub Titanile. Vaidlused selle üle, kust nii suur satelliit tuli, on viinud mitme teooriani, kuid teadlased pole veel lõplikku vastust jõudnud. Üks teooria on järgmine: see taevakeha võis tekkida tolmupilvest, mille planeedi gravitatsioon hiljem kinni püüdis. Veelgi enam, see teooria seletab ka nii suurt erinevust satelliitide massis.

Liikumise orbiit

Päikesesüsteemi suuruselt teise kuu orbiidi pikkus on 1 221 870 km, mis on võrdne 20,3 Saturni raadiusega, asetades selle Saturni rõngastest väljapoole. See teeb ühe täisringi ümber planeedi peaaegu 16 päevaga. Pealegi on selle kiirus 5,57 kilomeetrit sekundis.

Titan, nagu ka Kuu, pöörleb sünkroonselt ümber oma planeedi. Just seetõttu, et Titani pöörded ümber Saturni ja ümber oma telje langevad kokku, vaatab ta planeeti alati samast küljest. Saturni pöörlemistrajektoor on ekliptika suhtes 26,73′ kaldega, just see hetk tagab aastaaegade vaheldumise nii planeedil endal kui ka selle satelliitidel.

Iga aastaaeg kestab umbes 7,5 Maa aastat, samas kui Saturn ise teeb ühe tiiru ümber Päikese umbes 30 aasta jooksul. Selle põhjal võime eeldada, et viimane suvi Titanil lõppes 2009. aastal.

Ja lõpuks, mõned kõige suurejoonelisemad fotod Titanist

Päikesesüsteemi uurijatele pakub erilist huvi Saturni suurim kuu Titan. See on üks planeetide suurimaid satelliite. Voyageri andmetel on Titani läbimõõt 5150 km. Oma suuruse ja massi poolest jääb see pisut alla vaid Jupiteri satelliidile Ganymedes ja on umbes 2 korda suurem kui meie Kuu.

Titan on ainus paksu atmosfääriga satelliit. Samuti oli maapealsete vaatluste põhjal teada, et selle atmosfääris oli metaani. Voyager 1 teostatud spektraalvaatlused kinnitasid metaani olemasolu, kuid näitasid samal ajal, et selle sisaldus atmosfääris on väike - umbes 1%, samas kui 85% atmosfäärist koosneb lämmastikust (peamiselt molekulaarsest) ja 12% inertsest. argoon. Väikestes kogustes leiti vesiniktsüaniid (HCM) - vesiniktsüaniid (väga tugev mürk), aga ka molekulaarset vesinikku.

Atmosfäärirõhk Titani pinnal on ligikaudu 1,5 korda kõrgem kui Maa pinnal; temperatuur on umbes -180 °C. See on lähedane nn metaani kolmikpunktile, st temperatuurile, mille juures see võib eksisteerida samaaegselt tahkes, vedelas ja gaasilises olekus.

Tõenäoliselt sarnaneb Titani atmosfäär esmaste gaasiliste kestadega, mis olid Veenuse, Maal ja Marsil nende olemasolu alguses. Kuid erinevalt nendest planeetidest on Titanil temperatuurid nii madalad, et atmosfäär võib jääda algsel kujul. Järelikult võib selle uuring heita valgust planeetide atmosfääri arengu probleemile. Võimalik, et Titanil valitsevates füüsilistes tingimustes mängib metaan seal sama rolli kui vesi Maal. See tähendab, et Titani lämmastikutaeva all võivad metaani liustikest voolata metaanijõed ja pilvedest sadada metaanivihmad. Selle Saturni satelliidi maailm on ilmselt äärmiselt ainulaadne.

Kõik satelliidid, välja arvatud hiiglaslik Titaan, mis on suurem kui Merkuur ja millel on atmosfäär, koosnevad peamiselt jääst (mimase, Dione ja Rhea kivimite seguga). Enceladus on ainulaadne oma heleduse poolest – see peegeldab valgust peaaegu nagu värskelt sadanud lumi. Kõige tumedam pind on Phoebe, mis on seetõttu peaaegu nähtamatu. Iapetuse pind on ebatavaline: selle eesmine (liikumissuunaline) poolkera on peegelduvuse poolest väga erinev tagumisest. Kõigist Saturni suurtest satelliitidest on ainult Hyperionil ebakorrapärane kuju, mis võib olla tingitud kokkupõrkest massiivse kehaga, näiteks hiiglasliku jäise meteoriidiga. Hyperioni pind on tugevalt saastunud. Paljude satelliitide pinnad on tugevalt kraatritega kaetud. Nii avastati Dione pinnalt suurim kümnekilomeetrine kraater; Mimase pinnal lebab kraater, mille võll on nii kõrgel, et on hästi näha isegi fotodel. Lisaks kraatritele on paljude satelliitide pindadel vigu, sooni ja süvendeid. Suurim tektooniline ja vulkaaniline aktiivsus leiti Enceladusel.

Nüüd teavad kõik, et naftalekked, olgu need pinnasesse, jõkke või ookeani, ohustavad kõiki elusolendeid. Ja niipea, kui see juhtub, saadetakse erirühmad kiiresti ökoloogilise katastroofi piirkonda, et kõrvaldada saasteallikas. Kuid see, millega me Maal võitleme, võib olla normaalne looduskeskkond ja võib-olla isegi elupaik teisel planeedil. Tõepoolest, tohutus universumis võivad planeetide maailmad üksteisest täiesti erinevad olla. Ka nende eluvormid võivad olla mitmekesised. Ja mida tulevased kosmoserändurid seal kohtavad! Kuid seda on raske ette kujutada isegi meeleheitel unistajatel: naftameri planeedil! Selgub, et võib olla planeete, mille kontinente uhuvad naftamered. Ja mitte kuskil galaktika sügavuses, vaid meie enda päikesesüsteemis. Selline eksootiline taevakeha võiks olla Saturni satelliit Titan.

Kahjuks ei näinud isegi Voyagers paksu udu tõttu Titani pinda. Ja väidetavalt näitas Titani pinnal asuv maapealne radar, et seal loksub süsivesiniku (nafta!) ookean...

2005. aastal maandus Cassini kosmosesond esimest korda Titanile. Teadlaste teaduslik ettenägelikkus oli suuresti õigustatud. Titan on tõeliselt hämmastav süsivesinike maailm – metaanimaailm, kus metaani leidub sõna otseses mõttes igal sammul. Ja kuigi Titanil globaalset naftaookeani ei olnud, pole välistatud ka looduslike süsivesinike basseinide olemasolu.