Titanij

© Vladimir Kalanov,
web stranica"Znanje je moć".

Deseci satelita kruže oko Saturna. Trenutno su poznata 53 imenovana satelita; oko desetak nebeskih tijela "čeka" potvrdu svojih putanja leta za uključivanje u satelitski sustav Saturna. Među njima se ističe najveći satelit - Titan, kojeg je, kao što je poznato, još 1655. otkrio Christian Huygens. Po veličini Titan zauzima drugo mjesto među svim satelitima Sunčevog sustava, iza Ganimeda, Jupiterovog satelita. Promjer Titana je 5150 km, tj. Ovaj satelit veći je od planeta Merkur, čiji je promjer 4878 km. Titanov orbitalni period oko Saturna je gotovo 16 dana (15 dana, 22 sata i 41 minuta). Titan je jednom stranom okrenut prema Saturnu, kao Mjesec prema Zemlji. Titan se kreće u svojoj orbiti na udaljenosti od 1.221.900 km od Saturna.

Unutarnja struktura Titana

Titan je od velikog interesa ne samo za astronome, već i za biologe, geologe i paleoklimatologe. Ali sve njih zanima ne samo i ne toliko veličina Titana i parametri njegove orbite, koliko atmosfera i površina ovog satelita.

Titan je jedini satelit u Sunčevom sustavu koji ima atmosferu. Gustoća Titanove atmosfere znatno je veća od gustoće Zemljine atmosfere, pa je tlak na površini Titana jedan i pol puta (1,5 bar) veći od Zemljinog. Temperatura na površini satelita kreće se od 90 do 100 K. Atmosfera se sastoji uglavnom od dušika (90-97%), prisutni su i metan (2-5%) i argon (oko 0-6%), ima tragovi etana, vodika ( 0,2%) i ugljičnog dioksida. Prisutnost metana utvrđena je već 1944. godine infracrvenom spektrometrijom.

Površina Titana prekrivena je oblacima. Na slikama koje je 1980. poslao Voyager 1, oblaci su pretežno narančaste boje. To znači prisutnost organskih molekula u njima, što je sasvim razumljivo s obzirom na prisutnost metana u atmosferi. Metan je staklenički plin, a oblaci koji sadrže metan prekrivaju Titanovu površinu. Vizualna promatranja Titana vrlo su teška. Neki su istraživači sugerirali da hladnoća vlada samo u vanjskim slojevima atmosfere, a na površini mogu postojati i drugi uvjeti, uključujući one pod kojima je moguć život proteina.

Postojala je pretpostavka o sličnosti titanske atmosfere s atmosferom koja je prije postojala na Zemlji. Ta je pretpostavka imala određenu osnovu, jer u modernoj atmosferi Zemlje, kao iu atmosferi Titana, glavna komponenta je molekularni dušik.

Misterij Titanove površine

Panoramski pogled na površinu Titana iz svemirske letjelice Huygens

Misterij Titanove površine proganja znanstvenike. Astronomi, a posebno biolozi i paleoklimatolozi željeli su saznati više o nebeskom tijelu na kojem (što ako!) može biti otkriven proteinski život. Što je tamo, ispod sloja oblaka: ocean ili čvrsta površina? Ako je to ocean, čime je onda ispunjen - vodom? etan? Na odgovore na ova pitanja nije se dugo čekalo. Godine 1997. NASA je zajedno s Europskom svemirskom agencijom dovršila razvoj projekta Cassini-Huygens i međuplanetarne sonde Cassini s atmosferskom sondom Huygens lansiranom prema Titanu. U srpnju 2004. sonda Huygens odvojila se od letjelice Cassini, ušla u Titanovu oblačnu atmosferu i sletjela na njegovu površinu. Informacije koje je sonda Huygens poslala na Zemlju nisu ostavile nikakve šanse istraživačima koji su sanjali da na Titanu pronađu barem tragove biološke aktivnosti. Još jednom smo se uvjerili da u Sunčevom sustavu, a možda i u cijeloj našoj Galaksiji pa čak i u tisućama takvih galaksija, život ne postoji nigdje osim na našoj prekrasnoj maloj planeti Zemlji. Površina Titana, kao i njegova atmosfera, pokazala se iznimno hladnom, s prosječnom površinskom temperaturom od minus 178°C. Na njegovoj površini ima mnogo jezera, ali ona prirodno nisu ispunjena vodom, možda su spojevi metana ili etana s drugim tvarima.

Proučavanje Titana se nastavlja. Do danas je mapirano više od 60% Titanove površine. Jezera zauzimaju oko 14% ukupne istražene površine. Gustoća Titanove tvari (mješavine kamena i leda) je oko 1,88 g/cm³, što je najveća gustoća među Saturnovim mjesecima. Titan čini više od 95% mase svih Saturnovih mjeseca. Masa Titana je 1,345 × 10 23 kg. Ubrzanje gravitacije je 1,352 (m/s²), tj. gravitacija je oko sedam puta manja nego na Zemlji.

© Vladimir Kalanov,
"Znanje je moć"

Poštovani posjetitelji!

Vaš rad je onemogućen JavaScript. Omogućite skripte u svom pregledniku i otvorit će vam se potpuna funkcionalnost stranice!

Ponekad se naša plava Zemlja naziva planetom oceana. Ali ovo ime u većoj mjeri odgovara prilično zanimljivom Saturnovom satelitu Titanu. Na njemu je otkrivena voda koja je njegovu površinu prekrivala beskrajnim oceanom. Možda baš sada, pod narančastom atmosferom i pod debelom ledenom korom, u dubinama hladnih voda, nastaje život?

Titan je drugi najveći mjesec u Sunčevom sustavu, s promjerom od 5152 kilometra. Veličinom ga premašuje samo Jupiterov mjesec Ganimed (promjer 5268 kilometara). Titan kruži oko Saturna u blago eliptičnoj orbiti, a sama njegova orbita prolazi iza poznatih prstenova divovskog planeta. Ovaj zanimljiv Saturnov satelit otkrio je nizozemski astronom Christiaan Huygens 1655. godine, a naziv “Titan” postao je općepoznat i prihvaćen tek 1847. godine, kada je objavljen članak Johna Herschela koji je predložio ovo ime za najveći Saturnov satelit. .

Kao i naš Mjesec, Titan pokazuje fenomen sinkrone rotacije u odnosu na Saturn, odnosno uvijek je jednom stranom okrenut prema planetu. Obiđe oko diva za 15 dana, 22 sata i 41 minutu, napravivši točno jedan krug oko svoje osi rotacije. Ova ravnoteža vremena nastaje zbog plimnih pojava koje se događaju na satelitu zbog gravitacijskih sila.

Svemirska letjelica Voyager po prvi je put istražila Titan, vidjela njegovu gustu i neprozirnu atmosferu i precizno izmjerila njegov promjer. Kao rezultat toga, pokazalo se da se radi o geološki aktivnom nebeskom tijelu - Titanova jezgra zagrijava satelit iznutra, a vanjski sloj ledene "kore", koji se nalazi ispod atmosfere od 400 kilometara, hladi se na -180 °C ! U samoj atmosferi lavovski udio je dušik, kisik je potpuno odsutan, a tu su i nečistoće argona i metana.

Misija Cassini proletjela je pored Titana šest puta i detaljno ga ispitala od 2006. do 2011. godine. Oblik površine satelita mijenjao se dok je prolazio kroz orbitu - budući da je orbita eliptična, u trenucima minimalnog približavanja Saturnu, Titan je zbog plimnih grba postao malo "izdužen", a na najvećoj udaljenosti - gotovo sferičan. Istodobno, plimne grbe, mijenjajući promjer satelita, povećale su ga za gotovo 10 metara! To znači da se ispod tvrde kore nalazi sloj koji se lako pomiče.

Najvjerojatnije je ovo voda i cijeli "titanski" ocean! Može biti enormno dubok i protezati se do 200 kilometara dubine iz "kore" debljine 50 kilometara. Manifestacije vulkanizma mogu biti izvori metana, koji se nalazi u velikim količinama u gornjoj atmosferi satelita.

To bi trebalo dovesti do efekta staklenika i povećanja temperature u atmosferi satelita. Ali u nižim slojevima nalazi se gusta narančasta magla koja se sastoji od organskih molekula, a dobro upija sunčevo zračenje i oslobađa infracrveno zračenje s površine. Ovaj "anti-staklenički" efekt hladi Titanovu površinu za oko 10 stupnjeva.

Klima Titana prava je zagonetka za klimatologe. Koja je uloga metana, satelita naftnih polja na Zemlji, u formiranju “titanskog” vremena? Pretpostavlja se da se mora ovog ukapljenog plina mogu ljuljati na njegovoj ledenoj “kori”, isparavati i kondenzirati u oblake, a kišiti metan na površinu.

Međutim, ovaj ciklus metana u atmosferi satelita mora se obnavljati iz dubokih izvora (slično ciklusu vode na Zemlji). Valja napomenuti da je metan hlapljiv i nestabilan kemijski spoj, zbog čega su u atmosferi otkrivene brojne varijante organskih molekula. Huygensov lender omogućio je stvaranje modela kruženja Titanove atmosfere. No, nisu riješene sve misterije misterioznog Saturnovog Satelita – mnoge od njih još uvijek čekaju one koji će na njih dati iscrpne odgovore.

Područje slično po svojoj geološkoj strukturi površini Zemlje na Titanu prvi je put otkriveno 1994. pomoću orbitalnog teleskopa Hubble. Ali tada ga je bilo nemoguće detaljno ispitati. A 15. listopada 1997. američka međuplanetarna stanica Cassini lansirala se prema Saturnu, čiji je satelit Titan.

Dana 14. siječnja 2005., odvojivši se od stanice Cassini, Huygensov lender ušao je u Titanovu gustu atmosferu. I sama stanica je, i 2005. i 2007. godine, slala slike površine Saturnovog satelita u kontrolni centar.
Fotografije primljene sa postaje ostavile su veliki dojam na znanstvenike. Fotografije područja zvanog Fensal jako su podsjećale na ovozemaljsku pustinju Kalahari. A područje koje se zove Belet je pustinja Rub al-Khali u Omanu. Dine su visoke oko 100 metara, široke jedan do dva kilometra, a dugačke stotine kilometara. Nedaleko od Titanovog sjevernog pola jasno su se vidjela velika jezera povezana kanalima. Možete čak vidjeti kako nešto teče kroz kanale. Teren je bio nevjerojatno sličan Kanadi, Finskoj ili Kareliji. Otkrivena je i velika rijeka slična egipatskom Nilu. Duga je oko 400 kilometara i ulijeva se u more. Ovo je prva izvanzemaljska rijeka otkrivena u Sunčevom sustavu. A Titan je prvi izvanzemaljski svijet koji ima neku vrstu tekućine na svojoj površini. Sličnost Titana sa Zemljom nadopunjuje činjenica da ima gustu atmosferu u kojoj lebde oblaci, stvara se magla i pada kiša. Upravo zahvaljujući prisutnosti atmosfere, Jupiterov satelit oduvijek je izazivao interes astronoma. Prisutnost atmosfere otkrio je 1944. američki astronom Gerard Kuiper. A 95 posto se sastoji od dušika. U njemu praktički nema kisika. A Titanova veličina je impresivna, odmah iza Saturnovog mjeseca Ganimeda. I na Titanu, kao i na Zemlji, postoje godišnja doba. Unatoč sličnosti između fotografija Titanove površine i Zemljinog krajolika, postoje značajne razlike između Titana i Zemlje. Temperatura misterioznog satelita Saturna razlikuje se od Zemljine za 100, au nekim područjima i za 200 stupnjeva. Sa znakom minus. Zato u njegovim jezerima i kanalima ne teče voda. To su tekući ugljikohidrati koji se sastoje od mješavine metana i etana. A točnije, od 80 posto etana, 10 posto metana i približno 8 posto propana. Preostala 2 posto dolazi od butena, butana i acetilena. Jednostavno rečeno, Titan je prirodno skladište za ukapljeni plin. I, čini se, najveći u Sunčevom sustavu. Samo plavi san svih tvrtki za proizvodnju plina. Ukupne rezerve ugljikovodika na Titanu nekoliko su puta veće od onih na našem planetu. Prenio je slike na Zemlju i u lender Huygens. U kadar su ušli kamenčići i veliko kamenje. Neki od njih dosežu promjer od oko dva metra. I čini se da je njihova površina uglačana. Znanstvenici su sugerirali da bi se kamenje moglo sastojati od obične vode pomiješane s amonijakom. Na temperaturi od oko minus 180 stupnjeva voda dobiva izuzetnu snagu. Pronađeno je i objašnjenje za "pijesak" koji ispunjava lokalne pustinje. Može predstavljati smrznute ugljikovodike koji ispadaju iz atmosfere. Prema zemaljskim konceptima, to nije "pijesak", već "snijeg". Unatoč vanjskoj sličnosti s našim planetom, malo je vjerojatno da je na Titanu moguć inteligentan život. Gotovo dvije stotine stupnjeva mraza uvelike ometaju formiranje i razvoj visoko organiziranih oblika života. Ali na njoj može postojati najjednostavniji život. Godine 2010. tim NASA-e objavio je da je otkrio jasne znakove jednostavnih oblika života na Titanu. Samo ne uobičajeni kisik-vodik, nego metan-vodik. Naknadno ova izjava nije potvrđena, ali se ta mogućnost ne može u potpunosti isključiti. Biolozi ne mogu dati jasan odgovor na pitanje o mogućnosti postojanja života na temperaturi od oko minus 180 stupnjeva. Zato oni eskivno odgovaraju da takva stvorenja našoj znanosti još nisu poznata. Istina, jedan istraživač iz NASA-e, Chris McKay, priznaje postojanje života na Titanu, koji bi mogao koristiti kisik koji se nalazi u Atmosfera Titana je vodik. Samo, ako uspijemo pronaći život na Saturnovom satelitu, teško da će biti sličan bilo čemu što znamo. Iznesena je i hipoteza da bi se ispod sloja leda od stotinu kilometara mogao nalaziti ocean sastavljen od mješavine vode i amonijaka. U kojoj je moguće postojanje novih, nama nepoznatih oblika života. Procijenjeni životni vijek postaje Cassini bio je četiri godine. Zatim je produžen do 2010. godine. Zatim do 2017. Čini se da su i Saturn i Titan i dalje zanimljivi istraživačima.

Totalna informacija

Titanov promjer je 5152 km, što ga čini većim od Mjeseca u promjeru za otprilike 50%. Christiaan Huygens, poznati nizozemski fizičar, mehaničar, matematičar i astronom, otkrio je Titan kao prvi Saturnov mjesec 1655. godine.

Astronomi su dugo vremena vjerovali da je njegov promjer 5550 km, te je bio na prvom mjestu. Prave dimenzije otkrivene su kasnije zahvaljujući letjelici Voyager 1.

Površina ovog ogromnog mjeseca

Sve do 2004. godine znanstvenici nisu znali kako izgleda površina ovog nepoznatog nebeskog tijela, jer... Titan, Saturnov satelit, bio je potpuno obavijen nevjerojatno gustim omotačem atmosfere, što ga je otežavalo proučavanje. Ali nakon što je aparat Cassini-Huygens sletio na njegovu površinu, sva su pitanja bila riješena.

Ono što sada znamo je da je njegova površina još uvijek prilično mlada prema geološkim standardima i da je prekrivena sedimentnom organskom tvari i vodenim ledom. Gotovo je sve ravno, osim nekoliko planina i kratera. Površinska temperatura je 170-180°C ispod nule. Atmosfera se uglavnom sastoji od dušika, nešto etana i metana.

Ugljikovodično more Ligeia je drugo po veličini istraživanje radara Cassini

Značajne površine površine prekrivene su etan-metanskim rijekama i jezerima. Znanstvenici su na ovom nebeskom tijelu otkrili tekućinu i dokazali postojanje atmosfere, zbog čega je iznesena hipoteza da bi na Titanu mogao postojati primitivni oblik života.

fizičke karakteristike

95% udjela ukupne mase svih satelita koji okružuju Saturn pripada Titanu. Sporovi o tome odakle je došao tako veliki satelit doveli su do nekoliko teorija, no znanstvenici još nisu došli do konačnog odgovora. Jedna teorija je sljedeća: ovo nebesko tijelo moglo je nastati iz oblaka prašine, koji je kasnije zarobljen gravitacijom planeta. Štoviše, ova teorija također objašnjava tako veliku razliku u masi satelita.

Orbita kretanja

Drugi najveći mjesec u Sunčevom sustavu ima orbitu od 1.221.870 km, što je jednako 20,3 Saturnovih radijusa, što ga svrstava izvan Saturnovih prstenova. Napravi jedan puni krug oko planete za gotovo 16 dana. Štoviše, brzina mu je 5,57 kilometara u sekundi.

Titan, poput Mjeseca, sinhrono rotira oko svog planeta. Upravo zato što se Titanovi okretaji oko Saturna i oko vlastite osi podudaraju, on uvijek gleda na planet s iste strane. Putanja rotacije Saturna nagnuta je u odnosu na ekliptiku za 26,73′, upravo taj trenutak osigurava promjenu godišnjih doba na samom planetu i njegovim satelitima.

Svako godišnje doba traje otprilike 7,5 zemaljskih godina, dok sam Saturn napravi jednu revoluciju oko Sunca za oko 30 godina. Na temelju toga možemo pretpostaviti da je posljednje ljeto na Titanu završilo 2009. godine.

I za kraj, neke od najspektakularnijih fotografija Titana

Od posebnog interesa za istraživače Sunčevog sustava je Saturnov najveći mjesec, Titan. To je jedan od najvećih satelita planeta. Prema podacima Voyagera, promjer Titana je 5150 km. Po svojoj veličini i masi malo je inferioran samo od Jupiterovog satelita Ganimeda i otprilike je 2 puta veći od našeg Mjeseca.

Titan je jedini satelit s gustom atmosferom. Također je bilo poznato iz promatranja sa zemlje da je metan prisutan u njegovoj atmosferi. Spektralna promatranja koja je proveo Voyager 1 potvrdila su prisutnost metana, ali su u isto vrijeme pokazala da je njegov sadržaj u atmosferi mali - oko 1%, dok se 85% atmosfere sastoji od dušika (uglavnom molekularnog) i 12% inertnog argon. Cijanovodik (HCM) - cijanovodična kiselina (vrlo jak otrov), kao i molekularni vodik pronađeni su u malim količinama.

Atmosferski tlak na površini Titana je otprilike 1,5 puta veći od atmosferskog tlaka na površini Zemlje; temperatura je oko -180 °C. To je blizu takozvane trojne točke metana, odnosno temperature na kojoj on može postojati istovremeno u krutom, tekućem i plinovitom stanju.

Vjerojatno je Titanova atmosfera slična primarnim plinovitim ljuskama koje su Venera, Zemlja i Mars imali u zoru svog postojanja. No, za razliku od ovih planeta, temperature na Titanu su toliko niske da bi atmosfera mogla ostati u izvornom obliku. Posljedično, njegovo proučavanje moglo bi rasvijetliti problem razvoja planetarnih atmosfera. Moguće je da, u fizičkim uvjetima koji vladaju na Titanu, metan tamo ima istu ulogu kao voda na Zemlji. To znači da pod Titanovim dušičnim nebom rijeke metana mogu teći iz metanskih ledenjaka, a kiše metana mogu padati iz oblaka. Svijet ovog Saturnovog satelita očito je izuzetno jedinstven.

Svi sateliti, osim golemog Titana, koji je veći od Merkura i ima atmosferu, sastoje se uglavnom od leda (s nešto primjesa kamenja u Mimasu, Dioni i Rei). Enceladus je jedinstven po svojoj svjetlini - reflektira svjetlost gotovo poput svježe palog snijega. Najtamnija površina je Phoebe, koja je stoga gotovo nevidljiva. Površina Japeta je neobična: njegova prednja (u smjeru kretanja) hemisfera vrlo se razlikuje u refleksiji od stražnje. Od svih Saturnovih velikih satelita samo Hyperion ima nepravilan oblik, možda zbog sudara s masivnim tijelom, poput divovskog ledenog meteorita. Površina Hiperiona je jako zagađena. Površine mnogih satelita su pune kratera. Tako je na površini Dione otkriven najveći desetkilometarski krater; Na površini Mimasa nalazi se krater čija je osovina toliko visoka da je jasno vidljiva čak i na fotografijama. Osim kratera, na površini niza satelita nalaze se rasjedi, brazde i udubljenja. Najveća tektonska i vulkanska aktivnost zabilježena je na Enceladusu.

Sada svatko zna da curenje nafte, bilo u tlo, rijeku ili ocean, prijeti svim živim bićima. I čim se to dogodi, posebni timovi hitno se šalju na područje ekološke katastrofe kako bi uklonili izvor onečišćenja. Ali ono s čime se borimo na Zemlji može predstavljati normalno prirodno okruženje, a možda čak i stanište, na drugom planetu. Doista, u ogromnom Svemiru, planetarni svjetovi mogu biti potpuno različiti jedan od drugog. Oblici života na njima također mogu biti raznoliki. A na što će sve budući svemirski putnici tamo naići! Ali to je teško zamisliti čak i očajnim sanjarima: mora nafte na planetu! Ispostavilo se da možda postoje planeti čije kontinente ispiraju naftna mora. I to ne negdje u dubinama Galaksije, već u našem Sunčevom sustavu. Takvo egzotično nebesko tijelo moglo bi biti Saturnov satelit Titan.

Nažalost, čak ni Voyageri nisu mogli vidjeti površinu Titana zbog guste izmaglice. A zemaljski radar na površini Titana navodno je pokazivao da ondje zapljuskuje ocean ugljikovodika (nafte!)...

Godine 2005. svemirska sonda Cassini prvi je put sletjela na Titan. Znanstveno predviđanje znanstvenika bilo je uvelike opravdano. Titan je zaista nevjerojatan svijet ugljikovodika - svijet metana, gdje se metan nalazi doslovno na svakom koraku. Iako na Titanu nije bilo globalnog naftnog oceana, nije isključena prisutnost prirodnih bazena ugljikovodika.