Необычные явления на титане кратко
Обновлено: 05.07.2024
Спутник Сатурна Титан – один из самых загадочных и интересных миров, расположенных буквально по соседству с нами. Вообще, наша Солнечная система настолько разнообразна и содержит настолько 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.
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
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.
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.
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
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!
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.
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.
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.
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.
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. Но его 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.
Планетологи из США и Германии изучили возможные формы экстремальной жизни, которые могут присутствовать на отличных от Земли планетах и их спутниках.
В частности, ученые допустили существование на Титане гигантских долгоживущих организмов. Результаты исследований авторы опубликовали в журнале Life, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте Государственного университета штата Вашингтон.
На примере экстремальных организмов, присутствующих на Земле, планетологи рассмотрели возможные физические и химические особенности существования внеземных форм жизни. По мнению ученых, инопланетные организмы в случае их реальности могут отличаться набором специфических приспособлений для выживания в экстремальных (для большинства земных организмов) условиях.
Огромные инопланетные создания в фантазии художника
Планетологи рассмотрели формы жизни, которые могли бы присутствовать на небесных телах наподобие Марса и Титана (крупнейший спутник Сатурна). По мнению ученых, организмы на Марсе в качестве внутриклеточной жидкости могут содержать перекись водорода, а жизнь существ на Титане будет основана почти исключительно на химии углеводородов.
Работа ученых, поддержанная Европейским исследовательским советом, мотивирована успехами телескопа Kepler по поиску планет вне Солнечной системы (экзопланет) и необходимостью оценки условий, в которых допустимо существование жизни, не противоречащее известным науке законам физики и химии.
Например, на Земле существуют жуки-бомбардиры, которые для отражения хищников выделяют смесь из перекиси водорода и других соединений. На Марсе, по словам Шульце-Макуша, это привело бы к перемещению насекомого на 300 метров.
Перекись водорода, которая бы содержалась в клетках марсианоподобных организмов, помогала бы им выживать в холодных условиях далекой планеты (выступала бы в качестве антифриза).
Если на Красной планете организмы могут быть похожими на земные, то биохимия обитающих на Титане существ должна быть, по мнению ученых, принципиально другой. Температура поверхности на спутнике Сатурна равняется минус 180 градусам Цельсия, а в его атмосфере и на его поверхности почти нет жидкой воды и углекислого газа.
Роль жидкой воды на Титане играют жидкие метан и этан. Спутник Сатурна содержит множество водоемов с этими углеводородами. На Титане также возможны углеводородные осадки и сезонные изменения. В этом случае роль внутриклеточной жидкости у организмов, обитающих на объектах типа Титан, могут играть растворы углеводородов.
Каналы из жидких углеводородов на Титане
Холодные (по сравнению с земными) условия приведут к тому, что обмен веществ у организмов на Титане будет очень медленным, а их клетки будут иметь чрезвычайно большие размеры. Старение живых существ в таких условиях будет происходить намного медленнее, чем у обитателей Земли.
Титан — самый крупный из 62 спутников Сатурна. Он почти в полтора раза превышает Луну в диаметре и почти вдвое — в массе. В атмосфере Титана преобладает азот с примесями метана, образующими облака. 14 января 2005 года на поверхность спутника высадился зонд Huygens, ранее (25 декабря 2004 года) отделившийся от материнской станции Cassini.
Сотрудники Центра космических полётов Годдарда и Мэрилендского университета зарегистрировали в атмосфере Титана облака, напоминающие перистые.
Титан на фоне колец Сатурна. На переднем плане — небольшой спутник Эпиметей. (Иллюстрация НАСА / JPL / Space Science Institute.)
Облака на Титане не могут состоять из привычных для нас кристалликов водного льда. Роль воды берёт на себя метан, который распадается на большой высоте в атмосфере с образованием этана, других углеводородов или нитрилов — соединений, содержащих одну или несколько цианогрупп. Все указанные вещества могут участвовать в образовании облаков, опускаясь на такую высоту, где температура падает до необходимых значений.
По-настоящему серьёзную проверку гипотезы пройдут в 2017 году, когда в северном полушарии спутника начнётся лето.
Титан — крупнейший спутник Сатурна, на котором доказано существование жидкости. Уникальное космическое тело обладает плотной атмосферой, которая состоит преимущественно из азота, а на поверхности этого далекого от Солнца мира, состоящего из водяного льда и осадочных отложений, всегда низкая температура -170-180 градусов Цельсия. Современные астрофизики считают, что Титан очень схож с Землей на ранних стадиях развития, что говорит о том, что в холодных водоемах этого спутника есть вероятность существования простейших форм жизни. Вместе с тем, согласно новым исследованиям, гипотетическая жизнь на Титане может подвергаться постоянной опасности быть уничтоженной ввиду необычной особенности местных этаново-метановых водоемов.
У некоторых метановых озер высота окружающего обода достигает нескольких сотен метров
Как выглядят метановые озера на Титане?
Благодаря новейшим данным, полученным с космического корабля НАСА “Кассини”, у ученых появился новый сценарий, который объясняет появление высоких “ободов” вокруг озер, заполненных метаном. По некоторым версиям, на Титане могут постоянно происходить взрывы разогретого азота, которые и создали бассейны из жидких газов в коре спутника Сатурна. В 1995 году телескоп “Хаббл” подтвердил теорию о существовании метана в жидком виде на поверхности космического спутника.
На данный момент Титан является единственным твердым телом в нашей Солнечной системе, на котором, помимо Земли, имеется стабильная жидкость на поверхности. Однако если на Земле роль основной жидкости, питающей все живое, играет вода, то на Титане такую роль выполняют углеводороды — метан и этан. Преимущественное большинство существующих на данный момент моделей, которые могли бы объяснить происхождение озёр Титана, доказывают, что жидкий метан способен растворять коренные породы льда и твердых отложений органических соединений, образуя резервуары, которые заполняются жидкостью. Водоемы, сформировавшиеся подобным образом на Земле и растворяющие окружающий известняк, принято называть карстовыми озерами.
Существуют также и альтернативные модели, которые объясняют появление некоторых небольших озер, полностью опровергающих основную теорию. Так, новая альтернативная модель предполагает существование очагов жидкого азота в разогретой коре Титана, способного превращаться во взрывоопасный газ, взрывая кратеры, которые затем заполняются жидким метаном. Новейшая модель способна полностью объяснить, почему у некоторых небольших озер около северного полюса Титана, таких как Виннипег Лакус, имеются очень крутые края, которые сильно возвышаются над уровнем моря. Края, которые четко видны на радиолокационных изображениях, трудно объясняются теорией карстовой модели.
Радиолокационные изображения подтвердили морфологию некоторых озер, возникших, вероятнее всего, в результате мощного взрыва
По информации solarsystem.nasa.gov данные радиолокации были собраны с помощью Cassini Saturn Orbiter, во время миссии, осуществляемой Лабораторией реактивного движения НАСА в штате Калифорния. Во время его последнего приближения к Титану, когда корабль готовился к своему окончательному погружению в атмосферу Сатурна, команде удалось создать изображения, благодаря которым они получили новые данные о морфологических особенностях Спутника. Экспедиция позволила выяснить, что помимо теории об азотных взрывах, существует как минимум еще одна идея происхождения таких высоких ободов вокруг озер, учитывающая сезонные климатические изменения на Титане.
Какая теория, объясняющая образование метановых озер на поверхности Титана, вам ближе и кажется логичнее? Расскажите об этом в нашем Telegram-чате
По словам ученых, за последние полмиллиарда лет метан в атмосфере Титана выступал в качестве парникового газа, который поддерживал атмосферу спутника относительно теплой. В результате этого явления, спутник переживал несколько эпох охлаждения и нагревания, поскольку метан истощается под воздействием солнечной энергии, а затем снова восполняется. В более холодные периоды азот доминировал в атмосфере, выпадая в виде ледяной корки, а затем собираясь в лужах, которые находились ниже поверхности. Когда же наступали более теплые периоды, жидкий азот превращался в пар, постепенно разрушающий кратер и опять же провоцирующий взрыв на поверхности спутника.
Читайте также: