Dla kategorii entuzjastycznych naukowców, którzy interesują się istnieniem pozaziemskich światów nadających się do eksploracji, powszechnie znana fraza: "Czy życie na Marsie, czy jest życie na Marsie", przestała być aktualna dzisiaj. Okazało się, że istnieją światy w Układzie Słonecznym, które są o wiele bardziej interesujące pod tym względem niż Czerwona Planeta. Żywym tego przykładem jest największy satelita Saturna, Tytan. Okazało się, że to ciało niebieskie jest bardzo podobne do naszej planety. Informacje, które dziś naukowcy pozwalają na istnienie wersji naukowej, że życie na satelicie Szatana na Tytanie jest dość faktem.
Co jest tak ciekawego dla ziemskich Tytanów?
Po tym, jak człowiek przez dziesięciolecia bezskutecznie próbował znaleźć świat w naszym Układzie Słonecznym, który przynajmniej przypominał naszą Ziemię z daleka, informacje o Tytanie wzbudziły nadzieję w społeczności naukowej. Naukowcy zainteresowali się tym ciałem niebieskim, począwszy od 2005 roku, kiedy automatyczna sonda Huygens wylądowała na powierzchni jednego z największych satelitów Układu Słonecznego. Przez następne 72 minuty pokładowa kamera fotograficzna i wideo statku kosmicznego przekazała Ziemi zdjęcie powierzchni tego obiektu i innych materiałów wideo o tym odległym świecie. Nawet przez tak ograniczony czas przeznaczony na instrumentalne badania odległego satelity naukowcy byli w stanie uzyskać wyczerpującą ilość informacji.
Lądowanie na powierzchni Tytana odbyło się w ramach międzynarodowego programu "Cassini-Huygens", którego celem było zbadanie Saturna i jego satelitów. Rozpoczęty w 1997 r. Automatyczny międzyplanetarny posterunek Cassini jest ogólnym rozwinięciem ESA i NASA w celu szczegółowego zbadania Saturna i otaczającego go obszaru tej planety. Po 7 latach latania po przestrzeniach Układu Słonecznego stacja przekazała sondę kosmiczną Huygens do Tytana. To wyjątkowe urządzenie jest owocem wspólnej pracy ekspertów NASA i włoskiej agencji kosmicznej, której zespół pokładał wielkie nadzieje w tym locie.
Wyniki, które naukowcy uzyskali ze stanowiska pracy "Cassini" oraz z planszy sondy "Huygens" okazały się nieocenione. Pomimo tego, że dalsza satelita pojawiła się przed oczyma ziemiaków jako wielkie milczące królestwo lodu, późniejsze szczegółowe badania powierzchni obiektu zmieniły postrzeganie Tytana. Na zdjęciach uzyskanych za pomocą sondy Huygens można było w najdrobniejszych szczegółach zdemontować powierzchnię satelity Saturna, która składała się głównie z litego lodu wodnego i warstw organicznych o charakterze sedymentacyjnym. Okazało się, że gęsta i nieprzenikniona atmosfera odległego satelity ma prawie taki sam skład, jak ziemska powłoka gazowo-powietrzna.
W przyszłości naukowcy Titan wywalczyli kolejną poważną premię. Po raz pierwszy w historii eksploracji i badania przestrzeni pozaziemskiej poza Ziemią znaleziono płynną materię o tej samej naturze, która była na planecie Ziemia we wczesnych latach jej istnienia. Ulga ciała niebieskiego uzupełnia rozległy ocean, liczne jeziora i morza. Wszystko to daje powód, by wierzyć, że mamy do czynienia z ciałem niebieskim, które może być inną oazą życia w naszym Układzie Słonecznym. Badania składu atmosfery i ciekłego ośrodka satelity Saturna ujawniły obecność substancji niezbędnych do życia organizmów. Zakłada się, że w pewnych warunkach w procesie badania tego ciała niebieskiego można wykryć żywe organizmy na Tytanie.
W związku z tym istotne staje się późniejsze badanie największego satelity Saturna. Istnieje duże prawdopodobieństwo, że wraz z Marsem to Titan może stać się drugim kosmicznym domem dla cywilizacji ludzkiej.
Akademickie spojrzenie na Tytana
Rozmiar Tytana pozwala mu być z planetami Układu Słonecznego. To ciało niebieskie ma średnicę 5152 km, która jest większa niż średnica Merkurego (4879 km) i nieco mniejsza niż Mars (6779 km). Masa Tytana wynosi 1,3452 · 1023 kg, czyli 45 razy mniej niż masa naszej planety. Na masie satelity Saturna jest drugi w układzie słonecznym, za satelitą Jowisza - Ganimedesa.
Pomimo imponujących rozmiarów i wagi, Titan ma niską gęstość, tylko 1,8798 g / cm³. Dla porównania gęstość macierzystej planety Saturn wynosi tylko 687 k / m3. Naukowcy zidentyfikowali słabe pole grawitacyjne z satelity. Siła przyciągania na powierzchni Tytana jest 7 razy słabsza od ziemskich parametrów, a przyspieszenie grawitacji jest takie samo jak na Księżycu - 1,88 m / s2 w porównaniu z 1,62 m / s2.
Charakterystyczną cechą jest pozycja Tytana w kosmosie. Największy satelita Saturna obraca się wokół swojej macierzystej planety na orbicie eliptycznej z prędkością 5,5 km / s, będąc poza regionem pierścieni Saturna. Średnia odległość od Tytana do powierzchni Saturna wynosi 1 222 milionów km. Cały ten system znajduje się w odległości 1 miliarda 427 milionów km od Słońca, co jest 9,5 razy dłuższe niż odległość między naszym centralnym oświetleniem a Ziemią.
Podobnie jak nasz satelita, "Księżyc Saturna" jest zawsze odwrócony do niego z jednej strony. Jest to spowodowane synchronizacją rotacji satelity wokół własnej osi z okresem orbity Tytana wokół planety macierzystej. Kompletna rewolucja wokół Saturna, jej największy satelita tworzy 15 ziemskich dni. Z uwagi na to, że Saturn i jego satelity mają dość wysoki kąt nachylenia osi obrotu względem osi ekliptyki, na powierzchni Tytana występują sezony. Co 7,5 roku ziemskiego na satelicie Saturna, lato ustępuje miejsca mroźnej zimie. Według obserwacji astronomicznych po stronie Tytana, który stoi przed Saturnem, jest jesień. Wkrótce satelita zniknie z promieni słonecznych za planetą matki, a tytanowa jesień zostanie zastąpiona długą i zaciekłą zimą.
Temperatury na powierzchni satelity wahają się w granicach minus 140-180 stopni Celsjusza. Dane uzyskane z tablicy sondy kosmicznej Huygens ujawniły ciekawy fakt. Różnica między temperaturą polarną i równikową wynosi tylko 3 stopnie. Wyjaśnia to obecność gęstej atmosfery, która zapobiega wpływowi światła słonecznego na powierzchnię Tytana. Pomimo dużej gęstości atmosfery, ze względu na niskie temperatury, nie ma żadnego ciekłego opadu na Tytanie. Zimą powierzchnia satelity pokrywa śnieg od etanu, cząstek pary wodnej i amoniaku. To tylko niewielki ułamek tego, co wiemy o Tytanie. Interesujące fakty na temat największego satelity Saturna dotyczą dosłownie każdego pola, od astronomii, klimatologii i glacjologii po mikrobiologię.
Tytan w całej okazałości
Do niedawna większość informacji o satelicie Saturna bazowała na obserwacjach wizualnych uzyskanych z sondy kosmicznej Voyager, która przetoczyła się w 1980 roku w odległości 7000 km. Teleskop Hubble'a nieznacznie uniósł zasłonę tajemnicy wokół tego obiektu kosmicznego. Aby zorientować się w powierzchni satelity, nie umożliwiono jej gęstej atmosfery, która w gęstości i grubości ustępuje jedynie wenusjańskiej i ziemskiej kopule powietrzno-gazowej.
Misja automatycznej stacji Cassini w 2004 roku pomogła usunąć mgłę, która panowała nad tym ciałem niebieskim. Przez cztery lata urządzenie znajdowało się na orbicie Saturna, wykonując konsekwentne fotografowanie swoich satelitów i Tytana. Badania z sondy Cassini przeprowadzono za pomocą kamery z filtrem podczerwieni i specjalnym radarem. Zdjęcia zostały zrobione pod różnymi kątami w odległości 900-2000 km od powierzchni satelity.
Zwieńczeniem badań nad Tytanem było lądowanie na jego powierzchni sondy Huygens, nazwanej na cześć odkrywcy satelity Saturna. Urządzenie, po wejściu w gęste warstwy atmosfery Tytana, ze spadochronem spadło na 2,5 godziny. W tym czasie sprzęt sondy badał skład atmosfery satelity, fotografował jej powierzchnię z wysokości 150, 70, 30, 15 i 10 kilometrów. Po długim zejściu, sonda kosmiczna wylądowała na powierzchni Tytana, pochowany 0,2-0,5 metra w brudnym lodzie. Po wylądowaniu Huygeny pracowały przez nieco ponad godzinę, przekazując masę użytecznych informacji bezpośrednio do Ziemi poprzez AMS Cassini bezpośrednio z powierzchni satelity. Dzięki zdjęciom pobranym z tablicy Cassini AMS i sondy Huygens zespół badaczy opracował mapę Tytana. Ponadto naukowcy dysponowali teraz szczegółowymi informacjami na temat atmosfery, danych dotyczących klimatu powierzchniowego i cech terenu.
Atmosfera satelitarna
W sytuacji z Titanem, po raz pierwszy w procesie studiowania i studiowania ciał niebieskich Układu Słonecznego, naukowiec miał okazję szczegółowo przyjrzeć się atmosferze. Zgodnie z oczekiwaniami satelita Saturna ma gęstą i dobrze rozwiniętą atmosferę, która nie tylko pod wieloma względami przypomina gazową skorupę Ziemi, ale także przewyższa ją masą.
Grubość warstwy atmosfery Tytana wynosiła 400 km. Każda warstwa atmosfery ma swój skład i koncentrację. Skład gazu jest następujący:
- 98,6% pozostawia azot N;
- 1,6% w atmosferze to metan;
- niewielka ilość etanu, związków acetylenu, propanu, dwutlenku węgla i tlenku węgla, helu i cyjanu.
Stężenie metanu w atmosferze satelity, począwszy od wysokości 30 km, zmienia się w dół. Gdy satelita zbliża się do powierzchni, ilość metanu spada do 95%, podczas gdy stężenie etanu wzrasta do 4-4,5%.
Charakterystyczną cechą warstwy gazowo-powietrznej satelity Titan jest jej efekt anty-cieplarniany. Obecność węglowodorowych cząsteczek organicznych w niższej atmosferze neutralizuje efekt cieplarniany wywołany ogromną koncentracją metanu. W rezultacie powierzchnia ciała niebieskiego jest równomiernie chłodzona z powodu obecności węglowodorów. Te same procesy i pole grawitacyjne Saturna powodują cyrkulację atmosfery Tytana. Ten obraz przyczynia się do tworzenia aktywnych procesów klimatycznych w atmosferze satelity Saturna.
Należy zauważyć, że atmosfera satelity stale traci na wadze. Wynika to z braku silnego pola magnetycznego w ciałach niebieskich, który nie jest w stanie utrzymać koperty powietrze-gaz, która jest pod stałym wpływem wiatru słonecznego i sił grawitacyjnych Saturna. Do tej pory ciśnienie atmosferyczne na gigantycznym pierścieniu satelitarnym wynosi 1,5 atm. Ma to niezmiennie wpływ na warunki pogodowe, które różnią się stężeniem gazów w atmosferze Tytana.
Główne prace nad tworzeniem pogody na Tytanie wykonywane są przez gęste chmury, które w przeciwieństwie do ziemskich mas powietrza składają się ze związków organicznych. Te atmosferyczne formacje są źródłem opadów na największym satelicie Saturna. Z powodu niskiej temperatury atmosfera ciała niebieskiego jest sucha. Największa koncentracja zmętnienia występuje w regionach polarnych. Ze względu na niskie temperatury wilgotność w atmosferze jest bardzo niska, dlatego opady na Tytanie to metanowe kryształy lodu i mróz, składające się z azotu, etanu i związków amoniaku.
Powierzchnia Tytana i jego struktura
Satelita Saturna ma nie tylko interesującą atmosferę. Jego powierzchnia jest niezwykle ciekawym obiektem z punktu widzenia geologii. Pod grubą warstwą metanu obiektywy fotograficzne i kamery sondy kosmicznej Huygens odnalazły całe kontynenty, oddzielone licznymi jeziorami i morzami. Tak jak na Ziemi, na kontynencie jest mnóstwo skalistych i górskich formacji, są głębokie szczeliny i depresje. Zastąpiły je rozległe równiny i doliny. W równikowej części ciała niebieskiego cząstki wodorowęglanu i lodu wodnego tworzą rozległy obszar wydm. Zakłada się, że sonda kosmiczna Huygens wykonała lądowanie na jednej z tych wydm.
Pełne podobieństwo do żywej planety dodaje obecność ciekłej struktury. Na Tytanie odkryto rzeki, które mają źródła, kręte kanały i delty - miejsca, w których rzeki wpływają do basenów morskich. Zgodnie z danymi pochodzącymi ze zdjęć, niektóre rzeki Tytana mają długość kanału większą niż 1000 km. Praktycznie cała płynna masa Tytana koncentruje się w morskich basenach i jeziorach, które zajmują imponujący obszar - do 30-40% wszystkich powierzchni tego ciała niebieskiego.
Dowód obecności dużych skupisk płynnego medium na powierzchni satelity był ogromnym jasnym punktem, który przez długi czas mylił astronomów. Następnie udowodniono, że jasny obszar na Tytanie to ogromna pula ciekłych węglowodorów, nazywana Morzem Krakenowym. Pod względem powierzchni ten wyimaginowany zbiornik jest większy niż największe jezioro na świecie - Morze Kaspijskie. Innym równie interesującym obiektem jest Morze Liegei - największy naturalny zbiornik na ciekły metan i etan.
Dokładne informacje na temat składu ciekłego środowiska mórz i jezior Tytana uzyskano dzięki pracy AMC "Casssini". Wykorzystując dane ze zdjęć i symulacji komputerowych, skład cieczy na Tytanie określono w warunkach ziemskich:
- etan wynosi 76-80%;
- propan w morzach i jeziorach Tytana 6-7%;
- metan stanowi 5-10%.
Oprócz podstawowych elementów reprezentowanych jako zamrożone gazy, cyjanowodór, butan, buten i acetylen są obecne w cieczy. Główna akumulacja wody na Tytanie ma nieco inną naturę od formy ziemskiej. Na powierzchni satelity znaleziono ogromne ilości przegrzanych złóż lodu, składających się z wody i amoniaku. Zakłada się, że pod powierzchnią mogą znajdować się rozległe naturalne zbiorniki wypełnione ciekłą wodą z rozpuszczonym w niej amoniakiem. W tym aspekcie interesująca jest również wewnętrzna struktura satelity.
Obecnie istnieją różne wersje wewnętrznej struktury Tytana. Podobnie jak w przypadku wszystkich planet ziemskich, ma on stały rdzeń, a nie żelazo-nikiel, jak na pierwszych czterech planetach Układu Słonecznego, ale kamienny. Jego średnica wynosi około 3400-3500 km. Dalej jest zabawa. W przeciwieństwie do Ziemi, gdzie płaszcz zaczyna się za rdzeniem, na Tytanie przestrzeń ta jest wypełniona gęstymi warstwami lodu wodnego i hydratem metanu. Prawdopodobnie istnieje płynna warstwa pomiędzy poszczególnymi warstwami. Jednak pomimo jego zimnego i kamiennego charakteru satelita jest w fazie aktywnej i obserwuje się na nim procesy tektoniczne. Jest to ułatwione dzięki siłom pływowym powodowanym przez gigantyczną grawitację Saturna.
Prawdopodobna przyszłość Tytana
Sądząc po danych z badań przeprowadzonych w ostatnim dziesięcioleciu, ludzkość ma do czynienia z unikalnym obiektem Układu Słonecznego. Okazało się, że Tytan jest jedynym ciałem niebieskim, oprócz Ziemi, które charakteryzuje się wszystkimi trzema rodzajami aktywności. Na satelicie Saturna znajdują się ślady stałej aktywności geologicznej, co jest potwierdzeniem jego żywej aktywności tektonicznej.
Charakter powierzchni Tytana jest również bardzo interesujący. Jego struktura, kompozycja i relief przemawiają za tym, że powierzchnia satelity Saturna jest w ciągłym ruchu. Tutaj, podobnie jak na Ziemi, pod wpływem wiatru i opadów obserwuje się erozję gleby, zachodzą wietrzenie skał i sedymentacja.
Skład atmosfery satelity i występujące w niej procesy cyrkulacyjne tworzyły klimat na Tytanie. Wszystkie te znaki przemawiają za tym, że życie może istnieć na Tytanie pod pewnymi warunkami. Oczywiście, będzie to inna forma życia od ziemskich organizmów, ale samo jej istnienie stanie się olbrzymim odkryciem dla ludzkości.
