Крупнейший спутник сатурна титан – все о космосе

Удивительный Титан, спутник Сатурна

Крупнейший спутник сатурна титан – все о космосе

Спутник Сатурна Титан – один из самых загадочных и интересных миров, расположенных буквально по соседству с нами.

Вообще, наша Солнечная система настолько разнообразна и содержит столько отличающиеся друг от друга собственные миры, что здесь можно встретить самые причудливые условия и явления.

Лавовые озера и водяные вулканы, моря из метана и чуть ли не сверхзвуковые ураганы – всё это есть буквально по соседству.

Наши ближайшие соседи гораздо интереснее, чем принято думать. И сейчас вы узнаете об одном из них – спутнике Сатурна по имени Титан. Это удивительное место, не похожее ни на одно другое.

Интересные факты о спутнике Сатурна Титане

Титан – уникальное место, не имеющее аналогов в Солнечной системе.

  • Титан – крупнейший спутник Сатурна и второй по размеру спутник в Солнечной системе вообще после Ганимеда – спутника Юпитера. Он больше Луны и даже Меркурия, который является самостоятельной планетой.
  • Титан тяжелее Луны на 80%, и вообще его масса составляет 95% от массы всех спутников Сатурна.
  • Титан имеет очень плотную атмосферу, чем не может похвастать ни один другой спутник, и даже не каждая планета. Например, у Меркурия её практически нет, а у Марса гораздо разреженнее. Даже земная атмосфера по плотности ей сильно уступает – давление у поверхности там в 1.5 раза больше земного, а толщина атмосферы в 10 раз больше.
  • Атмосфера Титана состоит из метана и азота и совершенно непрозрачна из-за облаков в верхних слоях. Поверхность через неё увидеть нельзя.
  • На поверхности Титана текут реки и есть озера и даже моря. Но состоят они не из воды, а из жидкого метана и этана. То есть этот спутник Сатурна сплошь покрыт углеводородами.
  • В 2005 году на Титан совершил посадку зонд «Гюйгенс», который был доставлен туда аппаратом «Кассини». Зонд не только сделал первые фотографии поверхности во время спуска, но и передал запись шума ветра.
  • У Титана нет своего магнитного поля.
  • Небо Титана имеет желто-оранжевый цвет.
  • На Титане постоянно дуют ветры и часто случаются ураганы, особенно бурное движение происходит в верхних слоях атмосферы.
  • Дожди на Титане из метана.
  • Температура на поверхности – около -180 градусов по Цельсию.
  • Под поверхностью Титана есть океан из воды с примесями аммиака. Поверхность преимущественно состоит из водяного льда.
  • На Титане есть криовулканы, которые извергаются водой и жидкими углеводородами.
  • Титан – перспективное место для поиска внеземной жизни, хотя бы в виде бактерий.
  • Титан геологически активен.

Такой вот спутник Сатурна – бурлящий, кипящий и извергающийся, где вместо воды в основном углеводороды, хотя и воды тоже вполне достаточно. Так что не случайно ученые предполагают, что там может зародиться и некая примитивная жизнь – все компоненты для этого там есть, да и условия имеются вполне комфортные, пусть и не на самой поверхности.

Титан хоть и не планета, но это самое похожее на Землю место в Солнечной системе. Атмосфера, реки, вулканы, вода – все это там есть, хотя и в несколько ином качестве.

Открытие Титана

Христиан Гюйгенс

Спутник Сатурна Титан был открыт 25 марта 1655 года Христианом Гюйгенсом, голландским астрономом, математиком и физиком. Он имел самодельный 57-мм телескоп с увеличением около 50 крат. Вооружившись им, Гюйгенс наблюдал планеты, и у Сатурна обнаружил некое тело, которое за 16 дней делало полный оборот вокруг планеты.

До июня Гюйгенс наблюдал за этим странным объектом, пока кольца Сатурна не оказались в наименьшем раскрытии и не стали мешать наблюдениям.

Тогда ученый убедился, что это спутник Сатурна, и подсчитал период его обращения – 16 дней и 4 часа. Назвал он его просто – Saturni Luna, то есть «Луна Сатурна».

После открытия Галилеем спутников Юпитера это было второе открытие спутника у другой планеты с помощью телескопа.

Современное название спутник получил, когда Джон Гершель в 1847 году предложил все спутники Сатурна назвать именами сеттер и братьев бога Сатурна, а их к тому времени было известно семь.

https://www.youtube.com/watch?v=ANKdDw7nS0s

В 1907 году Комас Сола, испанский астроном, наблюдал явление, когда центральная часть его диска становится ярче, чем края. Это послужило доказательством наличия на Титане атмосферы. В 1944 году Джерард Койпер с помощью спектрометра установил, что его атмосфера содержит метан.

Размеры и орбита Титана

Диаметр Титана – 5152 км, то есть 0.4 земных. По размеру это второй спутник после Ганимеда во всей Солнечной системе. До полета «Вояджера-1» диаметр его считался 5550 км, то есть больше Ганимеда, и Титан считался рекордсменом. Однако оказалось, что ошибка возникала из-за очень толстой и непрозрачной атмосферы, и реальный размер самого спутника оказался несколько меньше.

Титан больше Луны на 50% и тяжелее её на 80%. Сила тяжести на нем – 1/7 земной. Состоит он примерно поровну из льда и скальной породы. Примерно такое же строение имеют Европа, Каллисто, Ганимед.

Титан – достаточно крупный объект, поэтому имеет горячее ядро и проявляет геологическую активность. Однако происхождение этого спутника пока непонятно.

Остается открытым вопрос, был ли он захвачен Сатурном извне или сразу образовался на орбите из газопылевого облака.

Так как он сильно отличается от прочих спутников Сатурна, оставляя им на всех всего 5% массы, то теория захвата вполне может быть верной.

Радиус орбиты Титана – 1 221 870 километров. Он находится далеко за границей самого внешнего кольца. Благодаря такому удалению от планеты этот спутник отлично виден даже в небольшой телескоп. Полный оборот он совершает за 15 дней 22 часа и 41 минуту – Гюйгенс немного ошибся в своих расчетах, хотя и подсчитал довольно точно при его простейших средствах наблюдений.

Атмосфера Титана

Чем замечателен Титан, так это своей шикарной атмосферой, которой позавидовали бы многие планеты земного типа, кроме разве что Венеры. Толщина её 400 км, что десятикратно превышает земную, а давление у поверхности —  1.5 земных атмосферы. Марс бы точно обзавидовался!

Таким Титан увидел «Вояджер»

В верхних слоях дуют мощные ветры, случаются сильные ураганы, однако возле самой поверхности ощущается всего лишь слабый ветерок. Чем выше, тем ветра сильнее, они совпадают с направлением вращения спутника. Выше 120 км очень сильная турбулентность.

Но на высоте 80 км царит полный штиль – здесь некая зона затишья, куда не проникает ветер из нижних областей, и бури, расположенные выше. Возможно, на этой высоте разнонаправленные потоки воздуха компенсируют и гасят друг друга, хотя точно природа этого явления пока не выяснена.

На Титане идет дождь или снег из метана или этана из метановых и этановых облаков.

Однако состав воздуха там совсем не радует – 95% азота, а остальное в основном метан. Кстати, лишь на Земле и на Титане атмосфера состоит преимущественно из азота! В верхних слоях в метане под действием Солнца происходят процесс фотолиза и образуется смог из углеводородов, который мы видим в виде плотной облачной завесы. Это не позволяет видеть поверхность Титана.

Происхождение столь обширной атмосферы пока неясно, однако наиболее правдоподобной версией представляется активная бомбардировка Титана кометами на заре образования, 4 миллиарда лет назад.

При столкновении кометы с поверхностью, богатой аммиаком, под действием огромного давления и температуры выделяется большое количество азота.

Ученые подсчитали утечку атмосферы и пришли к выводу, что первоначальная атмосфера была в 30 раз тяжелее нынешней! А ведь она и сейчас очень даже не хилая.

Небо Титана примерно такого цвета, как на рисунке.

Верхние слои атмосферы подвергаются действию солнечного света, ультрафиолета и радиации. Поэтому там постоянно происходят процессы расщепления молекул метана на различные углеводородные радикалы и ионы.

Также происходит ионизация азота. В результате эти химически активные элементы постоянно образуют новые органические соединения азота и углерода, в том числе и очень сложные.

Прямо какая-то биофабрика! Именно благодаря этим органическим соединениям атмосфера Титана выглядит желтой.

По расчетам, весь метан в атмосфере таким образом был бы теоретически израсходован за 50 миллионов лет. Однако спутник существует миллиарды лет и метана в его атмосфере меньше не становится. Это значит, что его запасы все время пополняются, возможно благодаря вулканической деятельности. Есть также теории, что метан могут выделять особые бактерии.

Поверхность Титана

Поверхность Титана нельзя увидеть, даже находясь вблизи спутника, не говоря о земных телескопах. Во всем виновата плотная облачность в верхних слоях атмосферы. Однако космические аппараты провели некоторые исследования в различных диапазонах и позволили многое узнать о том, что скрывается под облаками.

Мало того, в 2005 году зонд «Гюйгенс» отделился от станции «Кассини» и опустился прямо на поверхность Титана, передав первые настоящие панорамные фотографии. Спуск через толстую атмосферу занял более двух часов. Да и сам «Кассини» за годы, проведенные на орбите Сатурна сделал много фотографий как облачного покрова Титана, так и его поверхности в разных диапазонах.

Горы Титана, снятые зондом «Гюйгенс» с высоты 10 км.

Поверхность Титана в основном ровная, без сильных перепадов. Однако кое-где встречаются и настоящие горные хребты высотой до 1 километра. Обнаружена и гора высотой 3337 метров.

Также на поверхности Титана есть множество озер из этана, и даже целые моря – например, море Кракена по площади сравнимо с Каспийским морем. Имеется множество этановых рек или их русла.

В месте приземления зонда «Гюйгенс» видно много камней округлой формы – это следствие воздействия на них жидкости, в земных реках камни также постепенно обтачиваются.

Камни в месте посадки зонда «Гюйгенс» имели округлую форму.

Кратеров на поверхности Титана найдено немного, всего 7. Дело в том, что этот спутник обладает мощной атмосферой, которая спасает от небольших метеоритов.

А если падают большие, то кратер довольно быстро засыпается разными осадками, обрушивается, размывается… В общем, погода делает свое дело, и довольно быстро от огромного кратера остается лишь аккуратная впадина.

Да и большая часть поверхности Татана пока представляется белым пятном, изучена лишь небольшая её часть.

Одно из морей Титана — море Лигеи площадью 100 000 кв. км.

По экватору Титан опоясан любопытным образованием, которое ученые поначалу принимали за метановое море. Однако оказалось, что это дюны из углеводородной пыли, которая выпала в виде осадков или была принесена ветром с других широт. Эти дюны располагаются параллельно и вытянуты на сотни километров.

Строение Титана

Все сведения о внутреннем строении Титана основаны на расчетах и наблюдениях за различными процессами на нем. Внутри него находится твердое силикатное ядро диаметром 3400 км – состоит оно из обычных скальных пород.

Выше него расположен слой очень плотного водяного льда. Затем идет слой жидкой воды с примесью аммиака и еще один ледяной – собственно поверхность спутника.

Верхний слой, кроме льда, содержит и скальные породы и все, что выпадает в виде осадков.

Строение Титана.

Сатурн своим мощным притяжением оказывает сильное воздействие на Титан. Приливные силы «корежат» его и вызывают разогрев ядра и движение разных слоев. Поэтому на Титане наблюдается и вулканическая деятельность – там обнаружены криовулканы, которые извергаются не лавой, а водой и жидкими углеводородами.

Подповерхностный океан

Самое любопытное на Титане – возможное наличие подповерхностного океана – того самого водного слоя, который находится между поверхностью и ядром. Если он на самом деле есть, то сплошь охватывает весь спутник.

Согласно расчетам, вода в нем содержит около 10% аммиака, который служит антифризом и снижает температуру замерзания воды, поэтому она там должна находиться в жидком виде.

Также в воде может содержаться некоторое количество разных солей, как в земной морской воде.

Согласно данным, собранным «Кассини», такой подповерхностный океан должен существовать на самом деле, но расположен он на глубине около 100 км от поверхности. Также есть данные, что в воде содержатся большие количества солей натрия, калия и серы, и вода эта очень соленая. Поэтому вряд ли в ней возможна какая-либо жизнь.

Однако этот вопрос продолжает волновать ученых и вызывает большой интерес. Благодаря этому Титан стал одним из приоритетных объектов для будущих исследований, как и Европа, спутник Юпитера, где также имеется подповерхностный океан.

Ученым очень хочется проникнуть вглубь и посмотреть, что там в этих океанах есть, особенно поискать какие-нибудь формы жизни.

Жизнь на Титане

Хотя подповерхностный океан, скорее всего, слишком соленое и жестокое место для зарождения жизни, однако ученые не исключают, что на этом спутнике она все-таки может быть.

Титан чрезвычайно богат углеводородами, причем там постоянно происходят разные химические процессы с их участием, постоянно образуются новые молекулы довольно сложных органических веществ.

Поэтому зарождение простейшей жизни нельзя исключать.

Несмотря на довольно суровые условия, это вполне могло произойти в метановых и этановых озерах. Эти жидкости вполне могут заменить воду, а их химическая агрессивность даже ниже, чем у воды, и белки и нуклеиновые кислоты могут быть даже стабильнее, чем земные.

Вообще условия на Титане похожи на условия, которые были на Земле на этапе её зарождения, кроме чрезвычайно низких температур. Поэтому там вполне может произойти то, что произошло когда-то на Земле.

Замечено одно любопытное явление. Была гипотеза, что простейшие формы жизни на Титане вполне могли бы питаться молекулами ацетилена, а дышать водородом, выделяя метан. Так вот – согласно исследованиям «Кассини» у поверхности Титана практически нет ацетилена, а водород тоже куда-то исчезает.

Это факт, но объяснения ему пока нет, и это вполне может быть результат наличия неких микроорганизмов. Так же факт, что атмосфера Титана постоянно подпитывается метаном, хотя солнечным ветром его немало сдувается в космос.

Криовулканы – один из его источников, озера и моря – другой, а может, микроорганизмы тоже принимают участие в этом? На Земле ведь именно они преобразовали атмосферу и насытили её кислородом. Так что все это весьма любопытно и ждет дальнейших исследований.

И еще – когда Солнце станет красным гигантом, а это произойдет через 6 миллиардов лет, Земля погибнет. А вот на Титане станет теплее, и вот тогда этот спутник примет эстафету Земли – пройдут миллионы лет, и там смогут развиться не только простейшие, но и сложные формы жизни.

Наблюдение спутника Сатурна Титана

Наблюдение Титана сложностей не вызывает. Это самый яркий из спутников Сатурна, однако невооруженным глазом его не увидеть, однако вполне можно заметить в бинокль 7х50, хотя это и не так просто – яркость его около 9m.

В телескоп, даже 60-мм, Титан обнаружить очень просто. В более мощные инструменты он виден совершенно отчетливо на большом расстоянии от Сатурна.

Например, в рефрактор Sky-Watcher 909 хорошо виден не только Титан, но некоторые другие, более мелкие спутники Сатурна, окружающие его, словно рой. Конечно, диск его в небольшой инструмент увидеть не удастся, для этого нужны апертуры более 200 мм.

Если имеется телескоп с апертурой 250-300 мм, то можно наблюдать и прохождение тени Титана по диску планеты.

Избранное со «Спутника»

Крупнейший спутник сатурна титан – все о космосе

Титан – самый крупный спутник Сатурна и единственный из спутников, обладающий атмосферой. Он стал, с 2005 года, очень популярным в среде ученых, а также любителей астрономии. Дело в том, что на его поверхности обнаружены озера, реки и даже моря.

А в его плотной атмосфере наблюдаются осадки в виде дождя и снега. Есть смена времен года, только сезоны длятся гораздо дольше. На поверхности Титана есть горы, кратеры и даже криовулканы.

Поверхность, спутника молодая, покрытая осадочными органическими веществами и льдом.

Космический аппарат «Кассини» доставил в 2005 году на Титан автоматический зонд «Гюйгенс», который сделал потрясающие по качеству снимки, взял пробы атмосферы и грунта.Астрономы удивлены, что геологические условия на Титане, как и климатические, очень напоминает земные. Только происходят при очень низких температурах.

Процессы вулканизма, тектоническая активность, горы и дюны, ветры и частые дожди создали похожий на земной ландшафт. Можно съездить в нужный район Земли, чтобы проследить, как происходит процесс наветривания, разглядеть, как выглядит в разрезе дюна для того, чтобы разгадать механизмы, работающие на Титане.

Гюйгенс сделал удачные фотоснимки благодаря тому, что на Титане наступило лето и разошлись густые облака и туман, закрывающие его поверхность. На одном из снимков хорошо просматривается горный участок со множеством хребтов, за которым находится равнина и обширный водоем.

Береговая линия такая же, как на земных морях (Черном, Беринговом и других). Горные хребты имеют хорошо заметные следы эрозии, такие же, как и на Земле. Видны многочисленные лощины, распадки. Так же, как и на Земле, эти горные распадки дают начало рекам, которые текут к морям, принимая по пути множество притоков.

Ученые вычислили длину рек, и установили, что самая протяженная составляет 1500 км.

Соотношение размеров Земли и Титана

Озера и моря состоят из жидкого метана и аммиака (азота). Реки похожи на потоки лавы, только этой лавой можно не обжечь, а обморозить руку. Температура очень низкая – минус (((170 – 180°С. Обнаружено несколько криовулканов. Из недр спутника извергаются жидкие и газообразные аммиак, метан и кусочки льда. Такие извержения наблюдаются на Титане в районе Южной полярной шапки.

Выглядят они на снимках в виде темных пятен. Газовые струю поднимаются не выше 8 км и, изгибаясь под прямым углом, тянутся огромными шлейфами на сотню километров. Предположительно это явление вызвано приливными взаимодействиями. Как видно, на Титане наблюдается круговорот, только не воды, а углеводородов.

Извержение из недр, испарение компенсируются выпадением осадков и осаждением веществ.

Самым интригующим является Северный, околополярный район Титана, где схожести больше всего, где больше всего сосредоточено водоемов. Установлено всего около 400 озер различной формы и размера. Зная их размер, ученые определили, что они составляют по площади 70% поверхности спутника.

Некоторые озера дают начало рекам, а некоторые являются устьями рек.
Форма водоемов пока не совсем понятна. Берега озер, которых очень много на Севере, почти вертикальны, будто их залили в формочки для теста. Есть предположения, что так действует на твердые породы метано-этановая жидкость, наполняющая титановые озера.

Хотели бы ученые разгадать и гидрологические процессы, под действием которых водоемы образуются в основном на Севера Титана. Весьма реальной является гипотеза о подземном океане жидкой воды, в которой могут находиться живые организмы. Эта гипотеза не исключает версию астробиологов и о возможности метановой формы жизни на Титане.

Как известно приспособляемость бактерий невероятно богата.

Извините, форма комментариев сейчас закрыта.

Титан – спутник Сатурна

Крупнейший спутник сатурна титан – все о космосе

Macca:13,45*1022кг (183% Лунной)Расстояние до планеты:1 221 тыс.км.Диаметр:5150 км (148% Лунного)Период обращения:15,97 дняПлотность:1,88 г/см3Ускорение св. падения:1,35 м/с2

Вдохновленный примером Галилея, создавшего первый в мире телескоп, голландец Христиан Гюйгенс сконструировал собственный. Его старания не прошли даром: в 1655 ученый обнаружил с помощью прибора луну возле планеты Сатурн.

Свое имя она получила только в 1847, после публикации работы Джона Гершеля, где он употребил название Титан. Самый большой спутник Солнечной системы, как считалось долгие годы, оказался на 2% меньше юпитерианской луны Ганимеда.

Гигантский спутник Сатурна

Небесное тело диаметром в 5152 км обходит Сатурн чуть меньше чем за 16 суток по орбите, которая лежит вне планетарных колец. Титан – синхронный спутник Сатурна; приливные силы поворачивают его к планете одной и той же стороной, и период обращения равен орбитальному.

Огромная луна могла бы влиять на движение Сатурна, но их общий центр масс отстоит от центра планеты всего на 290 км, поэтому воздействие Титана практически нулевое. Превосходя земную Луну вдвое своими размерами, он на 80% тяжелее ее и составляет 95% общей массы спутников Сатурна.

Эта диспропорция масс спутников заставляет предположить, что Титан образовался не из пылевого облака планеты, а был захвачен ею, будучи самостоятельным телом.

Оранжевое небо Титана

Титан – спутник Сатурна с удивительной атмосферой. Ее обнаружил в 1944 году Джерард Койпер, а миссии космических аппаратов позволили изучить ее состав. Атмосфера Титана простирается более чем на 400 км в высоту. Она в 10 раз «толще» земной и создает у поверхности давление в 1,5 раза выше.

По разным оценкам, от 95% до 98,5% состава приходится на азот, он дополнен метаном, этаном и другими веществами в ничтожных количествах. Происхождение атмосферы – загадка для ученых. Может быть, луну первоначально окружал аммиак, впоследствии превратившийся в азот и летучий водород.

Некоторые считают, что азот изначально был присущ Титану или образовался в результате столкновения комет с поверхностью спутника.

Так как у Титана нет сильного магнитного поля, на атмосферу действуют космическое и солнечное излучения. В результате химических реакций азот и метан преобразуются в сложные углеродные и органические азотные соединения. Последние придают атмосфере оранжевый цвет, из-за которого поверхность Титана невозможно наблюдать в оптическом диапазоне.

По оранжевому небу на высоте 8-16 км плывут азотно-метановые облака, из которых постоянно моросит. Иногда в атмосфере образуются серьезные плотные облака диаметром до 2,5 тысяч км. Они собираются на высоте около 40 км и, вероятно, являются источниками ливней, а в зимнее время снега.

Осадки и облачность на Титане зависят от смены сезонов (4 времени года длятся здесь примерно по 7,5 лет) и широты.

Над поверхностью спутника дуют слабые ветры, которые крепчают с набором высоты. На уровне 50-60 км скорость ветра достигает 30 м/c, а выше 120 км зарегистрированы сильные турбулентные потоки.

Однако между нарастающими ветрами лежит необъяснимая штилевая полоса (80 км над поверхностью), где атмосфера недвижима.

Направление ветров зависит от сезона: прогретый воздух поднимается над летним полушарием и движется в сторону зимнего, где остывает и возвращается обратно на более низких высотах. Информацию о ветрах передал зонд «Гюйгенс», «прититанившийся» на парашютах за 2,5 часа.

Метановые реки и холодные вулканы

Единственные известные объекты в Солнечной системе, на поверхности которых гарантированно есть жидкость – Земля и Титан. Спутник покрыт озерами и реками, которые наполнены метаном и этаном.

Размер некоторых водоемов сопоставим с земными морями и превышает 100 тыс. кв. км, а другие больше похожи на болота. С горных хребтов стекают реки, а ряд озер покрыт плавучими льдами.

Есть мнение, что в водоемах Титана углеводородов больше, чем всех газонефтяных запасов на Земле.

Относительно ровный рельеф спутника и отсутствие ударных кратеров говорят о геологической активности. Здесь есть горы с крутыми склонами и долины, но перепад высот в среднем не больше 2 км.

Аппарат «Гюйгенс» заснял поверхность, похожую на мокрый песок (возможно, ледяной) и круглые камни, результат продолжительного воздействия жидкости. На Титане также есть действующие криовулканы, извергающие воду и аммиак и являющиеся источником метана.

Считают, что внутренние процессы подпитываются энергией приливного воздействия Сатурна. Вероятно, под корой Титана кроется жидкий океан, ограниченный сверху и снизу слоями льда. Ядро составляют силикатные породы.

Есть ли жизнь на Титане?

Самый интригующий вопрос – возможная жизнь на Титане. Экзобиологи полагают, что он похож на раннюю Землю, и там могут существовать примитивные организмы. Если это так, то они обитают в метановых водоемах и, возможно, питаются ацетиленом и водородом, выделяя метан.

Сейчас температура на поверхности Титана около -180°С, и это довольно холодно для возникновения высокоорганизованной жизни. Но через 6 млрд лет, когда Солнце превратится в красного гиганта, на Титане потеплеет примерно на 100°С.

Тогда, не исключают ученые, спутник может обзавестись более развитой органической жизнью.

Важные открытия

1655Христиан Гюйгенс открыл Титан.1944Джерард Койпер обнаруживает атмосферу на Титане1979Космический аппарат “Пионер-11” достигает Сатурна и измеряет температуру поверхности Титана1980Космический аппарат “Вояджер-1” Титана и уточняет его размер и массу2006Экспедиция Кассини достигает спутника Сатурна и изучает состав атмосферы и рельеф поверхности.

Спутник Сатурна Титан (7 фото)

Крупнейший спутник сатурна титан – все о космосе

Титан – самый большой спутник Сатурна (диаметр – 5150 км) и единственный спутник солнечной системы с плотной атмосферой, через которую невозможно наблюдать поверхность этого спутника.

Давление у поверхности примерно в 1,6 раза превышает давление земной атмосферы. Температура – минус 170-180°C. Титан больше планеты Меркурий, хотя и уступает ему по массе.

Сила тяжести на нем составляет приблизительно одну седьмую земной.

Основные сведения об этом загадочном спутнике были получены совсем недавно при помощи аппарата Huygens, который вошел в плотную атмосферу Титана и сел на его поверхность в 2005 году.

Строение

Титан имеет состав примерно такой же, как и большинство спутников планет-гигантов – примерно половина льда и столько же горных пород. Вероятно ядро каменное диаметром 3400 км, поверх которого образовано несколько слоев льда различной степени кристаллизации. Половина массы скальных пород содержат калий.

Предполагается, что на поверхности могут быть метановые ключи, в которых берут свое начало метановые реки. Ученые предполагают, что запасы метана на поверхности Титана должны постоянно возобновляться из какого-то неизвестного источника внутри спутника Сатурна, т.е. метан постоянно разрушается в результате фотохимических процессов в верхних слоях атмосферы. Т.о.

его нынешнее количество исчезнет через 20 млн. лет. Если метан, что наблюдается сегодня, является только остатком гораздо большего количества этого газа, который к настоящему времени почти исчез, отношение изотопов углерода в молекулах CH4 должно быть близким к тому, что измеряется для азота и кислорода (на Земле).

Поскольку это не наблюдается, метан должен постоянно возобновляться. Одним из источников метана может быть вулканическая активность.

Атмосфера

Как уже было сказано, Титан имеет плотную атмосферу, толщиной в несколько сот километров. На 95% состоит из азота.

Таким образом, Титан и Земля – единственные тела в Солнечной системе, обладающие плотной атмосферой с преимущественным содержанием азота.

Остальные 5% преимущественно приходятся на метан, имеются также следы этана, диацетилена, метилацетилена, цианоацетилена, ацетилена, пропана, углекислого газа, угарного газа, цианогена, гелия.

На Титане метан должен выполнять ту же функцию, что и вода на земле, и проходить круговорот – осадки, сбор на поверхности, испарение, конденсация, осадки.

В верхних слоях атмосферы под воздействием ультрафиолетового солнечного излучения метан и азот разлагаются и образуют сложные углеводородные соединения. Некоторые из них по данным масс-спектрометра Кассини содержат не менее 7 атомов углерода. А среди соединений азота идентифицированы нитрилы – своего рода предшественники аминокислот.

При спуске зонд Гюйгенс обнаружил ветер на высотах от 9,6 до 19,2 километров. Скорость ветра составила 25,6 километра в час.

Инструменты космического аппарата обнаружили толстый туманный (или облачный) слой метана на высотах 17,6-19,2 километров, где атмосферное давление составило примерно 0,5 атмосферы. Метановый туман был и внизу.

Температура атмосферы (в начальной фазе спуска) составила 70,5 градуса по Кельвину (минус 202,6 по Цельсию), в то время как на поверхности планеты “воздух” был немного теплее: 93,8 градуса по Кельвину (минус 179,3 по Цельсию).

Особенно ученых заинтересовала загадка этановых облаков, которых над Титаном оказалось намного меньше, чем предсказывали теоретические модели. Дело в том, что солнечный ультрафиолет постоянно разрушает молекулы метана, которым очень богата атмосфера спутника Сатурна, а один из побочных продуктов такой реакции – именно этан.

Теперь же планетологи из Аризоны сделали более ясным процесс круговорота этана на этой удивительной планете и помогли понять, куда он исчезает.

В районе северного полярного круга Титана, между 51-м и 69-м градусами широты, на высоте 30-60 километров приборы Cassini отсняли большие этановые облака.

Наблюдения показывают, что поверхностные отложения этана должны находиться именно в полярных районах, а не распределяться глобально, как предполагалось ранее. Это может частично объяснить отсутствие океанов из этана и этановых облаков в низких широтах Титана.

Возможно, что прямо сейчас на северном полюсе планеты этан выделяется в виде дождя или, если температура достаточно низкая, в виде снега. А когда начнётся новый сезон, этан будет выпадать на южном полюсе.

По расчётам учёных, этан должен накапливаться на полюсах как полярный лёд. Также этан растворяется в метане, из которого, как известно, состоят здешние дожди. Ученые предполагают, что во время полярной зимы в низменностях образуются метановые озёра, которые также богаты и этаном. Возможно, это те самые озёра, что недавно открыл Cassini.

Если бы этан производился в атмосфере Титана нынешними темпами в течение всего времени существования планеты, на полюсах образовались бы шапки этанового льда толщиной в два километра. Пока у учёных вообще нет прямых доказательств существования полярных шапок на этой планете.

Тем не менее, на южном полюсе, например, приборы зафиксировали нечто вроде рек, быть может, берущих начало в здешнем подобии ледников. Так или иначе, в ближайшие месяцы американский аппарат выполнит ряд пролётов над полюсами этой удивительной планеты, и информации для анализа прибавится.

Поверхность

Поверхность Титана относительно ровная; альтиметрия показала перепады высот не более 100 м на протяжении нескольких сот километров.

В то же время локальные перепады высот, как показывают данные радара и стереоснимки, полученные Гюйгенсом, могут быть весьма значительными; крутые склоны на Титане не редкость.

Это является результатом интенсивной эрозии при участии ветра и жидкости. Имеются несколько объектов, похожих на ударные кратеры, заполненные предположительно углеводородами.

Так же были найдены темные и светлые области на поверхности. Одна из таких светлых областей имеет форму похожую на Австралию. Ученые предполагают, что это континент, названный Ксанаду (Xanadu).

На западном краю отснятой области тёмные дюны уступают сложному ландшафту, изрезанному ветвящимися речными сетями, холмами и долинами. Эти узкие речные сети текут к более тёмным областям, которые могут быть озёрами.

Также здесь был найден кратер, сформированный либо ударом астероида, либо водным вулканизмом.

Извилистые каналы восточной части Ксанаду заканчиваются на тёмной равнине, где дюны (встречающиеся в изобилии в других местах), как кажется, отсутствуют.

Наконец, всё это великолепие разнообразных ландшафтов венчают горы размером с Аппалачи, которые пересекают рассмотренный район спутника газового гиганта.

Имеются и темные области схожих размеров, опоясывающие спутник по экватору, которые поначалу идентифицировались как метановые моря.

Радарные исследования, однако, показали, что темные экваториальные регионы повсеместно покрыты длинными параллельными рядами дюн, вытянутых в направлении преобладающих ветров (с запада на восток) – т.н. “кошачьи царапины”.

Лишь в некоторых местах зафиксированы участки ровной (возможно жидкой) поверхности, по площади соответствующие скорее озерам, чем морям. Темный цвет низменностей объясняется скоплением частиц углеводородной “пыли”, выпадающей из верхних слоев атмосферы и смываемой метановыми ливнями с возвышенностей.

В июне 2005 “Кассини” обнаружил гораздо более тёмное образование с очень чёткими границами, которое находится в регионе с очень мощными (возможно “ливневыми”) облаками и которое может быть идентифицировано как действительно жидкое озеро.

По размеру и форме оно схоже с озером Онтарио, поэтому и было названо Lacus Ontario. Пока не ясно – жидкость там, или тёмное высохшее дно, покрытое осадочным слоем.

По некоторым признакам, активная “работа” углеводородных жидкостей на поверхности Титана (дожди или бьющие из-под поверхности ключи, ручьи и реки) носит сезонный характер. Дальнейшее изучение озера должно раскрыть его загадку.

Уже в июле 2006 года “Кассини” обнаружил дюжину озёр размером до 110 километров. Некоторые из них объединены между собой каналами, тогда как другие, отдельные, пополняются реками. Несколько из них оказались сухими (как и полагали учёные раньше), но некоторые – наполнены жидкостью, по-видимому, смесью метана и этана.

Некоторые озёра, вероятно, не всегда остаются сухими, а периодически наполняются во время углеводородных дождей. Однако новые данные пока так и не смогли уверенно ответить на вопрос – каков источник этих веществ.

Титан – спутник морей и океанов

Крупнейший спутник сатурна титан – все о космосе

Название спутника: Титан;

Диаметр: 5152 км;

Площадь пов-ти: 83 000 000  км²;

Объем: 715,66×108 км³ ;

Масса: 1,35×1023 кг ;

Плотность: 1880  кг/ м³;

Период вращения: 15,95 суток;

Период обращения: 15,95 суток;

Расстояние от Сатурна: 1 161 600 км;

Орбитальная скорость: 5,57  км/ с;

Длина по экватору: 16 177 км;

Наклон орбиты: 0,35°;

Ускор. свободного падения: 1,35 м/с²;

Спутник: Сатурна
      Титан – самый крупный спутник Сатурна, а также второй по величине спутник Солнечной системе. Долгое время считалось, что Титан – самая большая луна Солнечной системы. С момента современных исследований ученые обратили внимание на размер спутника Юпитера Ганимед, у которого радиус (2634 км) на 58 км больше чем у Титана (2576 км). Спутник Сатурна не только крупнее остальных лун, но и даже некоторых планет. Например радиус первой планеты от Солнца Меркурий составляет 2440 км, что на 136 км меньше радиуса Титана, а последняя планета Солнечной системы – Плутон, по объему в 10 меньше спутника. Размер Титана среди планет близок к Марсу (радиус 3390 км), а ихние объемы находятся в соотношении 1:2,28 (в пользу Марса). Кроме того Титан – самое плотное тело среди всех спутников Сатурна. А масса крупнейшей луны больше других спутников Сатурна вместе взятых. На долю Титана приходится более 95 % массы всех спутников Сатурна. Это немного похоже на соотношение массы Солнца и всех остальных тел в Солнечной системы. Где на массу звезды приходится  более 99 % массы всей Солнечной системы. Плотность и масса Титана 1880  кг/м³ и 1,35×1023 кг  схожа со спутниками Юпитера — Ганимедом (1936  кг/м³, 1,48×1023 кг) и Каллисто (1834  кг/м³, 1,08×1023кг ).
       Титан – двадцать второй спутник Сатурна. Его орбита расположена дальше чем Диона, Тефия и Энцелад, однако почти в три раза ближе чем орбита Япета. Титан находится вне колец Сатурна на расстоянии 1 221 900 км от центра планеты и не ближе чем 1 161 600 км от внешних слоев атмосферы Сатурна. Полный оборот спутник совершает почти за 16 земных суток, а точнее за 15 дней 22 часа и 41 минуту со средней скоростью 5,57 км/с. Это в 5,5 раз быстрее вращения Луны вокруг Земли. 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. На Титане, как и на Земле, присутствует смена времен года, поскольку ось вращения Сатурна наклонена относительно его экватора на 26,73°. Тем не менее планета настолько отдалена от Солнца (1,43 млрд км), что такие климатические сезоны длятся по 7,5 лет каждый. Т.е Зима, Весна, Лето и Осень  на Сатурне и его спутниках, в том числе и Титане, чередуются каждые 30 лет – именно столько времени необходимо Сатурианской системе чтобы полностью обернуться вокруг Солнца.       Титан, как и все остальные крупные спутники Солнечной системы, был открыт еще в эпоху Средневековья. Хотя оптика и телескопы того времени сильно уступали современным, все же 25 марта 1655 года астроному Христиану Гюйгенсу удалось заметить рядом с Сатурном яркое тело, которое, как он установил, каждые 16 дней появляется в одной и том же месте диска Сатурна и следовательно оборачивается вокруг планеты. После четырёх таких 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 лун Юпитера. Почти два века спутник не имел конкретного названия. Настоящее имя Титану было предложено Джоном Гершелем – английским астрономом и физиком в 1847 году, в честь родного брата Кроноса – Титана.

 Размер Титана (слева внизу) в сравнении с Луной (слева вверху) и Землей (справа). 

Титан в 15 раз меньше Земли и в 3,3 раз больше Луны

Атмосфера и климат 
Титан – единственный спутник Солнечной системы имеющий довольно плотную и толстую атмосферу. Она заканчивается на высоте  около 400 км от поверхности спутника, что в 4,7 раз выше чем атмосфера Земли (за условную границу между воздушной оболочкой Земли и космосом принимают Линию Кармана на высоте 85 км от Земной поверхности). Атмосфера Титана имеет среднюю массу 4,8×1020 кг, что почти в 100 раз тяжелее Земного воздуха (5,2×1018 кг). Тем не менее из-за слабой гравитации, ускорение свободного падения на спутнике составляет всего 1,35 м/с² – 7,3 раза слабее чем Земное притяжение, и поэтому, по мере, спуска давления у поверхности Титана поднимается лишь до 146,7 кПа (всего в 1,5 раза больше земной атмосферы ). Атмосфера Титана во многом схожа с Земной. Ее нижние слои также подразделяется на тропосферу и стратосферу. В тропосфере температура с высотой падает,  с —179 °C на поверхности и  до —203 °C на высоте 35 км (на Земле тропосфера заканчивается на высоте 10-12 км). До высоты 50 км простирается обширная тропопауза, где температура остается практически постоянной. А затем температура начинает расти минуя стратосферу и мезосферу – примерно 150 км от поверхности. В ионосфере на высоте 400-500 км температура поднимается до максимальной отметки – примерно —120-130 °C.     Воздушна оболочка Титана состоит почти целиком на 98,4 % из азота, остальные 1,6 % – это метан и аргон, которые преобладают в основном в верхних слоя атмосферы. В этом тоже спутник похож на  нашу планету, поскольку Титан и Земля – единственные тела Солнечной системы, атмосферы которых в большинстве состоят из азота (на поверхности Земли концентрация азота составляет 78,1 %). Титан не обладает существенным магнитным полем, поэтому верхние слои воздушной оболочки сильно подвержены солнечному ветру и космическому излучению. В верхних слоях атмосферы, под воздействием ультрафиолетового солнечного излучения метан и азот образуют сложные углеводородные соединения. Некоторые из них содержат не менее 7 атомов углерода. Если спустится к поверхности Титана и посмотреть вверх, то небо будет оранжевого цвета, поскольку плотные слои атмосферы довольно неохотно выпускают из себя солнечные лучи. Так же такую окраска воздуха  могут образовывать органические соединения, включающие в себя атомы азота в верхних слоя атмосферы.

 Сравнение Земной атмосферы и атмосферы Титана. Воздух обоих тел в основном 

состоит из азота: Титан – 94,8 %, Земля – 78,1 %. Кроме того в средних слоях

тропосферы Титана, на высоте 8-10 км содержится около 40 % метана, который

под давлением конденсируется в метановые облака. Затем на поверхность

выпадают дожди из жидкого метана, как на Земле – вода

 Снимок Титана с борта космического аппарата “Кассини”. Атмосфера спутника настолько

плотная и непрозрачная, что увидеть поверхность из космоса невозможно 

      Интересной темой для обсуждения Титана является несомненно климат спутника. Температура у поверхности Титана составляет в среднем −180 °С. Из-за плотной и непрозрачной атмосферы разница температуры между полюсами и экватором составляет всего 3 градуса. Такие низкие температуры и высокое давление противодействуют таянию водяного льда, вследствие чего в атмосфере практически не содержится воды. У поверхности воздух почти полностью состоит из азота, а при подъеме концентрация азота уменьшается,  а увеличивается содержания этана C2H6 и метана CH4. На высоте 8-16 км относительная влажность газов повышается до 100 % и конденсируется в разряженные метановые и этановые облака. Давление на Титане достаточное для поддержания этих двух элементов не в газообразном, как на Земле, состоянии, а в жидком. Время от времени, когда облака накапливают достаточную влагу, на поверхность Титана, подобно Земным осадком, падают этано-метановые дожди и образовывают целые реки, моря, а то и океаны из жидкого “газа”. В марте 2007 года, во время близкого сближения со спутником, аппарат “Кассини” обнаружил в районе северного полюса несколько гигантских озёр, крупнейшее из которых достигает в длину 1000 км и по площади сравнимы с Каспийским морем. Согласно исследованиям зонда и компьютерным расчетам такие озера состоят из углеродо-водородных элементов, таких как этан C2H6 -79%, метан CH4 -10%, пропан C3H8 -7-8%, а также небольшое содержание цианида водорода 2-3 % и около 1% бутилена. Такие озера и моря, при земном атмосферном давлении (100 кПа или 1 атм), за считанные секунды рассеялись и превратились бы в газовые облака. Некоторые газы, такие как пропан и этан остались бы внизу, потому что они тяжелее воздуха, а метан сразу поднялся бы  вверх и рассеялся в атмосфере. На Титане же совсем по другому. Низкие температуры и давление в 1,5 раза выше Земного, поддерживают эти вещества в достаточной плотности для жидкого состояния. Учеными не исключается тот факт, что на спутнике Сатурна в таких морях и озерах вполне может существовать жизнь. На Земле жизнь образовалась за счет взаимодействия и активности жидкой воды, на Титане же вместо воды вполне может служить этан и метан. Понятно речь идет не о крупных и даже мелких животных, а об микроскопических, простейших организмах. Например бактерий, которые поглощают молекулярный водород и питаются  ацетиленом и выделяют при этом метан. Как Земные животные вдыхают кислород и выдыхают углекислый газ.
      Ветер на поверхности спутника очень слабый его скорость не более 0,5 м/c, однако при подъеме он усиливается. Уже на высоте 10-30 км ветра дуют со скоростью 30 м/с и их направление совпадает с направлением вращения спутника. На высоте 120 км от поверхности ветер переходит в мощнейшие вихревые бури и ураганы скорость которых поднимается до 80-100 метров в секунду.

Обзор панорамы Титана в представлении художника. Озеро из метана, окруженное скалистыми

горными структурами имеет темно-желтый или светло-коричневый цвет и красиво гармонирует

с  небом оранжевого оттенка, как синее море – с голубой атмосферой Земли

Главными элементами в обороте и взаимодействия атмосферы служит метан и этан, 
которые могут образовываться в недрах Титана и выбрасываться в воздух при 
извержении вулканов. В  нижних слоях атмосферы они конденсируется в жидкость
и образует облака, а затем выпадает на поверхность в качестве метановых и этановых дождей 

      Поверхность и строение

       Поверхность Титана, как и большинство спутников Сатурна делится на темные и светлые области, которые отделяются друг от друга четкими границами. Подобно Земле, поверхность спутника делят на участки суши – материки и жидкую часть – океаны и моря из жидких “газов”  метана и этана. В около экваториальном районе в светлой области расположен крупнейший континент Титана – Ксанаду. Это  огромный материк, размером с Австралию, представляет из себя возвышенность, состоящую из  горных массивов. Горные хребты материка возвышаются в высоту более 1 км. По ихнем склонам, подобно Земным ручьям, стекают жидкие реки, образовывая на ровных поверхностях метановые озера. Часть, более хрупких горных пород, подвержена эрозии, а от метановых дождей и стекающихся вниз по склонам ручьев из жидкого метана, в горах постепенно образуются пещеры.  Темная область Титана образовывается за счет скопления частиц углеводородной пыли, выпадающей из верхних слоёв атмосферы, смываемой метановыми дождями с возвышенностей и приносимой в экваториальные районы ветрами.       Точно сказать какое внутреннее строение Титана очень трудно. Предположительно в центре расположено твердое ядро из каменных пород, размером 2/3 радиуса Титана (около 1700 км). Выше ядра находится мантия состоящая и плотного водяного льда и гидрата метана.  За счет приливных сил Сатурна и близ лежащих спутников, ядро спутника нагревается, а образующаяся внутри энергия, выталкивает горячие горные породы на поверхность. Кроме того, как и на Земле, в недрах Титана происходят радиоактивные распады химических элементов, что служит дополнительной энергией для извержения вулканов.

 Внутренний разрез Титана. В центре расположено твердое скалистое 

ядро, радиусом 1700 км. По мнению ученых, между слоями плотного

льда может существовать жидкий водяной океан

Снимок поверхности Титана, с борта космического зонда “Гюйгенс”, спущенного 

25 декабря 2004 года. Метановая атмосфера придает воздуху оранжевый оттенок

  Исследования космическими аппаратами
В апреле 1973 года в сторону планет-Гигантов был запущен космический аппарат НАСА “Пионер-11”. Уже через полгода он совершил гравитационный маневр вокруг Юпитера и направился дальше в сторону Сатурна. А в сентябре 1979 года зонд прошел в 354 000 км от внешней атмосферы Титана. Такое сближение помогло ученым установить, что температура на поверхности слишком низкая для поддержания жизни. Через года “Вояджер-1” приблизился к спутнику на 5600 км, сделал множество довольно качественных снимков атмосферы, определил массу и размеры спутника, а также некоторые орбитальные характеристики.  В 90-хх годах, с помощью мощной оптики телескопа “Хаббл” была более детально изучены атмосфера Титана – в частности метановые облака. Ученые выяснили, что газообразный метан, подобно водяному пару, в верхних слоях увлажняется и переходит в жидкое состояние. Затем, в таком виде, выпадает на поверхность в качестве осадков.

       Последним и более значимым этапом в исследовании Титана, считается миссия межпланетной космической станции “Кассини-Гюйгенс”. Первый пролет мимо Титана он совершил 26 октября 2004 года на расстоянии всего 1200 км от поверхности. С такого близкого расстояния зонд подтвердил наличие метановых рек и озер.

Спустя 2 месяца 25 декабря “Гюйгенс” отделился от внешнего зонда и начал четырехсот километровое погружение сквозь непрозрачные слои атмосферы Титана. Спуск продолжался 2 часа и 28 минут. За это время бортовые приборы обнаружили плотную метановую дымку (ярусы облаков) на высоте 18—19 км, где атмосферное давление составляло приблизительно 50 кПа (0,5 атм).

Внешняя температура в начале спуска составляла −202 °C, в то время как на поверхности Титана оказалась примерно −180°C. Чтобы исключить ударное столкновение о поверхность спутника, аппарат спускался на специальном парашюте. В управлении космических полетов, наблюдавшие за погружением Гюйгенса, очень надеялись увидеть на поверхности жидкий метан.

Но аппарат, вопреки желаниям, погрузился на твердую почву. 

       В 2020 году НАСА планирует отправить к Титану такой зонд, который погрузится на пучину метанового моря и станет первым плавучим кораблем за пределами Земного шара. В настоящее время такой проект идет под названием “Titan Saturn System Mission“.

 Снимок атмосферы Титана на расстоянии 354 000 км от поверхности. 
Был сфотографирован аппаратом “Вояджер-1” в 1980 году

 Спуск зонда “Гюйгенс” на парашюте через атмосферу Титана, который продолжался 2 часа и 28 минут

 Проект будущего под названием “Titan Saturn System Mission”. Это будет первое в истории мореплавание

за пределами Земли. Аппарат будет в течении 3-х месяцев бороздить океанские просторы из жидкого

метана и любоваться закатом гигантского Сатурна с его кольцами

Adblock
detector