Титан спутник Сатурна - далекий и удивительный двойник Земли

[vitalidrobishev]

Спутник Сатурна Титан – один из самых загадочных и интересных миров, расположенных буквально по соседству с нами. Титан — крупнейший спутник Сатурна — является одним из кандидатов на колонизацию во внешней части Солнечной системы. Одна из причин интереса к колонизации спутника — наличие на нём углеводородов, на которых в настоящее время работает большая часть земной техники.

На фоне единственного земного спутника, Луны, целых 62 космических тела, вращающихся вокруг Сатурна, кажутся чем-то невероятным. Эта планета занимает второе место в Солнечной системе по количеству спутников (у Юпитера их 79), самым крупным из которых является Титан. Это по-своему уникальный объект, который заслуживает пристального внимания. Негостеприимный, неприветливый (температура у поверхности — ниже -170°С), с вулканами, извергающими аммиак и метан вместо привычной лавы, Титан — единственный в Солнечной системе обладатель жидкости на поверхности и плотной атмосферы, не считая Земли.

“Что в имени тебе моем?”

Открытие Титана — заслуга голландского физика, астронома и математика Христиана Гюйгенса, равно как и кольца Сатурна — их видел еще Галилей, но не смог понять, что это такое. Гюйгенс, вдохновленный примером великого ученого, на пару с братом сконструировал собственный телескоп, через который рассматривал известные на тот момент планеты. Чудо техники позволило ему заметить небольшой объект: понаблюдав за ним в течение некоторого времени, астроном выяснил, что это действительно спутник Сатурна. Объект делал полный оборот вокруг планеты за 16 дней, и свои выводы ученый сделал только после четырех таких оборотов. Засечь движение спутника помогло положение колец Сатурна: в июне 1655 года, когда сделано открытие, они были немного наклонены в сторону Земли, что открывало больший обзор, чем обычно. Галилей открыл спутники Юпитера в 1610: сравнимая с ними по масштабу находка Гюйгенса стала второй с момента изобретения телескопа.

Порой удивляюсь тому, как спокойно люди относились к выбору названий чего-либо. На примере конкретного спутника Сатурна: изначально у него вообще имени не было, Гюйгенс называл его Saturni Luna (“Сатурнова луна”), некоторые астрономы — Гюйгенианом или Гюйгенсовым спутником, позднее — Сатурном IV. Четвертый — потому что именно эту позицию он занимал относительно планеты и других спутников, открытых Джованни Кассини. С 1789 года и эта методика присвоения названий утратила актуальность: астрономическое оборудование совершенствовалось, были обнаружены и другие спутники Сатурна, находившиеся ближе к планете, поэтому пришлось подыскивать Гюйгениану другое имя, и с 1847 года он стал известен, как Титан. Им он обязан Джону Гершелю: в своей статье “Результаты астрономических наблюдений, сделанных на мысе Доброй Надежды”, он предложил назвать известные на тот момент семь спутников планеты именами братьев и сестер бога Кроноса (в древнеримской мифологии его звали Сатурном).

Что мы знаем о Титане

Титан в два раза превосходит размерами (его диаметр 5125 км), и весит на 80% больше нашей Луны. По диаметру он перегнал и Меркурий, хотя не дотягивается до первой к Солнцу планеты по массе — плотность Титана всего 1,88 г/см³. Если же сравнить его с самим Сатурном, то в “весовой категории” последний превосходит свой спутник в 4227 раз. Вместе с тем масса Титана, самого большого в “окружении” Сатурна, составляет 95% массы всех спутников окольцованной планеты. Сила тяжести здесь гораздо меньше, чем у нас — примерно седьмая часть земной, зато толщиной атмосферы он Землю явно перегнал: почти 400 км против 120 у голубого шарика, да и давление на поверхность там в полтора раза сильнее.

Если когда-нибудь астронавтам удастся посмотреть на небо Титана с его поверхности, при нынешнем составе его атмосферы, то они увидят невероятный пейзаж, словно декорацию к фильму с научно-фантастическим сюжетом. Кольца Сатурна, занимающие пол-неба, разрезают его от самого горизонта, давая только намек на гигантские размеры их обладателя. Картина будет неполной без непривычного цвета неба: на Титане оно оранжево-красное. Наверное, подобный оттенок можно наблюдать и на Земле, во время захода солнца в тучи на закате, но наша планета не может похвастать метановыми озерами и аммиачно-ледяными криовулканами. Их не очень много: поверхность Титана довольно ровная, с редкими горами и кратерами.

Ее удалось рассмотреть только в 2004 году: атмосфера, на 95% состоящая из азота, слишком плотная, чтобы показать астрономам истинные размеры и пейзажи спутника. Но вот магнитного поля на Титане нет: из-за этого атмосфера подвержена серьезному воздействию солнечного ветра и космических излучений. Если не вдаваться в подробности и опустить цепочку распадов и соединений молекул метана, азота и их производных, то получатся органические соединения. Именно они обеспечивают атмосфере и поверхности Титана оранжевые оттенки. Ученые подсчитали, что весь объем метана, который есть на спутнике, Солнце преобразует в такие соединения всего за 50 миллионов лет — смехотворный срок для вселенной. Однако этого до сих пор не произошло — значит, запасы метана постоянно пополняются. Основное предположение, объясняющее восстановление объема газа — деятельность криовулканов.

Многие астрономы придерживаются мнения, что состав нынешней атмосферы Титана напоминает условия на Земле, сложившиеся незадолго до появления первых признаков жизни на планете. Не исключается присутствие простейших форм уже сейчас: возможно, в подземных водоемах, защищенных от ветра и ультрафиолета, микроорганизмам гораздо комфортнее, чем на поверхности.

Метановые реки, ледяные берега



В начале XXI века на Титан отправлен земной “разведчик” — зонд “Гюйгенс”( на фото)

Кассини — Гюйгенс (англ. Cassini–Huygens) — автоматическая межпланетная станция (АМС), созданная совместно НАСА, Европейским космическим агентством и Итальянским космическим агентством для исследования планеты Сатурн, его колец и спутников. Комплекс состоял из орбитальной станции «Кассини» и спускаемого аппарата с автоматической станцией «Гюйгенс», предназначенной для посадки на Титан.


Автоматическая межпланетная станция  Cassini–Huygens

Зонд «Гюйгенс» (англ. Huygens probe) создан Европейским космическим агентством и назван в честь голландского астронома XVII века Христиана Гюйгенса. Зонд был запущен 15 октября 1997 года в связке с космическим аппаратом «Кассини». 25 декабря 2004 года зонд отделился от своего носителя и начал самостоятельное движение к Титану. 14 января 2005 года зонд «Гюйгенс» успешно вошёл в атмосферу Титана и совершил посадку на его поверхность в области, получившей название Ксанаду.

Зонд "Гюйгенс" на Титане

Это была первая (и на 2019 год единственная) в истории мягкая посадка, совершённая во Внешней Солнечной системе. Зонд сел на твёрдую поверхность, хотя посадка в океане была также предусмотрена его конструкцией.

Его работа позволила сделать множество интересных открытий касаемо спутника. Так, удалось выяснить, что неподалеку от северного полюса находятся темные области — метановые озера. Их насчитывают десятки, разного размера (от 3 до 70 км в диаметре), все, как одно — чистые и прозрачные. Правда, заполнены не водой, а смесью этана и метана. Есть здесь и свои “моря” — море Кракена, море Лигеи и море Пунги. Каждое из них простирается более чем на 100 тысяч км², а море Кракена вполне сопоставимо с земным, Каспийским.

Астрономы пока не выяснили принцип, по которому на Титане распределяются озера. Дело в том, что основное их количество приходится на северное полушарие спутника — здесь они занимают десятую часть, тогда как на южном — только 0,4% поверхности. Была высказана гипотеза, что дело в составе грунта: дескать, в южном полушарии он более рыхлый, и поэтому жидкость быстрее просачивается под землю. Однако анализ ничего такого не показал, и гипотеза развалилась. Согласно второй версии, карта Титана непостоянна, и метановые дожди на спутнике идут посезонно. При таких обстоятельствах в одном полушарии будут образовываться озера, а во втором в это же время властвует засуха. Но и эта теория не подтвердилась: она объяснила бы “водоемы” глубиной максимум 10-20 метров, но озера Титана сильно превышают этот показатель, так как от их поверхности до дна — не менее нескольких сотен метров. Так что ученым еще есть, над чем поразмыслить.

Подобно круговороту воды на Земле, на Титане существует круговорот метана. Такого нет ни на одном объекте Солнечной системы, а на спутнике Сатурна метан встречается в твердом, жидком и газообразном состоянии, в зависимости от температуры и атмосферного давления. Есть здесь и дюны, и горные хребты, которые подтверждают движение литосферных плит. Правда, они состоят не из привычных пород, а из ледяных пластов, как и вся поверхность Титана, укрытая ими на сотни метров в глубину. Исследователи предполагают, что под ледяным покровом скрыт подземный океан, отделяющий внешнюю оболочку от каменного ядра, но эта теория пока что ждет своего подтверждения или опровержения. Титан противоречив: астрономы пока не могут определиться даже в таком серьезном вопросе, как происхождение спутника: то ли он появился одновременно с Сатурном, из одного пылевого облака, то ли сформировался отдельно и был захвачен гравитацией старшего космического товарища. Это бы объяснило существенную разницу в массе и размерах Титана и прочих спутников Сатурна.

22 апреля 2017 года космическая станция в последний раз облетела Титан и начала сближение с Сатурном, чтобы, совершив 22 оборота по спирали между планетой и её кольцами, 15 сентября войти в атмосферу и на этом завершить свою миссию

Между атмосферой Титана — спутника Сатурна — и атмосферой Земли больше общего, чем считалось ранее.

Проанализировав данные собранные за семь лет зондом Cassini, астрономы изучили уникальное взаимодействие между атмосферой Титана, уровнем радиации и магнитным полем, в результате которого в космос отправляются волны углеводородов и нитрилов, пишет журнал Geophysical Research Letters.

Плазменный спектрометр на Cassini зафиксировал эти потоки углеводородов с полюсов Титана. Исследователи из Университетского колледжа Лондона говорят, что эти потоки похожи на ветра, исходящие от Земли в районе полюсов.

«Атмосфера Титана состоит преимущественно из азота и метана, но плотность давления на спутнике на 50% выше, чем на Земле, — сказал ведущий автор исследования Эндрю Коутс (Andrew Coates). — Полученные данные подтверждают, что верхний слой атмосферы Титана теряет около семи тонн углеводородов и нитрилов каждый день. Наше новое исследование объясняет, почему это происходит».

Полярные ветры Титана подпитываются за счет взаимодействия солнечного света, энергии электромагнитного поля и молекул, присутствующих в верхних слоях атмосферы Луны. При этом Титан не имеет собственного магнитного поля, но пользуется тем, что есть у Сатурна. Как только солнечный свет касается молекул в верхних слоях атмосферы Титана, ионосферы, начинают распространяться фотоэлектроны. Эти отрицательно заряженные фотоэлектроны перемещаются вдоль силовых линий магнитного поля Сатурна, создавая локализованные электромагнитные поля, достаточные, чтобы вытащить молекулы из ионосферы в космос.

До сих пор это явление наблюдалось лишь на Земле. Астрономы считают, что подобные полярные ветры могут существовать на Марсе и Венере. Наряду с Землей и Венерой Титан является одним из трех тел в Солнечной системе с каменистой поверхностью и плотной атмосферой.

Обитаем ли Титан?


Поверхность Титана. Художественная концепция (НАСА-ЕСА)

На первый взгляд может показаться, что господствующие на поверхности Титана температуры под -180°С не позволяют даже думать о жизни на этой планете. Но это на взгляд землян, привыкших жить в более комфортных, с их точки зрения, условиях. "Нет, в таком холоде жизнь невозможна", - наверное, сказало бы 99,9% из нас.

Но так ли это? Ведь в природе не бывает ничего случайного. В любом пригодном для жизни мире дожди, скорее всего, должны орошать землю и наполнять реки; реки, озера и моря - служить источником жидкости и местом обитания организмов, ведущих морской образ жизни. Равнины и горы должны быть местом обитания различных сухопутных организмов.

Известно, что все живые существа на Земле в основном состоят из воды. Содержание воды в разных организмах колеблется в пределах 50-75 % (наземные растения), 60-65 %(наземные позвоночные животные), 80-99 % (рыбы и морские животные и растения). А что если обитатели Титана, если они, конечно, существуют, тоже на 50 или 99 % состоят из жидкого метана или этана, а на оставшиеся 50 или 1 % из какого-то материала, способного выдерживать столь низкие температуры? Имеют ли они в этом случае твердый скелет, например из кремния, или это гелеобразные существа, подобные медузам (кстати, медузы на Земле используют азот в качестве пищи), неизвестно. Как бы то ни было, органического вещества для построения организмов и пищи для них на Титане более чем достаточно. Значит, предпосылки для развития жизни существуют. Ну а сама жизнь?..
Ясно одно: если жизнь на Титане и существует, то это, несомненно, другая жизнь...

Ученые обнаружили жизнь на спутнике Сатурна

На основании на основе анализа данных, полученных с американского спутника "Кассини", ученые из НАСА обнаружили признаки существования жизни на спутнике планеты Сатурн Титане.
Согласно их докладу, эти "жизненные формы дышат атмосферой этой крупнейшей луны Сатурна и потребляют находящиеся на поверхности Титана химические соединения, получая тем самым необходимую энергию".
"Мы считаем, что находящийся в атмосфере Титана водород используется биологическими формами аналогично тому, как на Земле живые организмы дышат кислородом", - сказал один из исследователей Крис Маккей. Он не исключил, что речь идет о совершенно новой форме биологической жизни, полностью отличной от земной


Не менее интересна и теория о колонизации Титана. Была озвучена мысль, что именно там находится земля обетованная для колоний с Земли при условии их размещения в пределах Солнечной системы. Есть прогнозы, что климат на Титане будет постепенно меняться, — возможно, через какое-то время здесь действительно обнаружат новую форму жизни.
©