Обитаем ли Титан? Спутник Сатурна. Далекий спутник Титан: сюрприз или очередная загадка Солнечной системы Что объединяет спутник титан с планетой земля

Титан, спутник Сатурна - на самом деле удивительное место, где текут реки из метана, идёт дождь и снег, извергаются ледяные вулканы, а под поверхностью находится сплошной океан.

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 по имени Титан. Это удивительное место, не похожее ни на одно другое.

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 . 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 . 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

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.

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 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 , 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. 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 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.

Долгое время считалось, что наша голубая планета — единственное место в Солнечной системе, где имеются условия для существования форм жизни. В действительности оказывается, что ближний космос является не таким уже и безжизненным. Сегодня можно смело утверждать – в пределах досягаемости землян есть миры во многом схожие с нашей родной планетой. Об этом свидетельствуют интересные факты, полученные в результате исследований окрестностей газовых гигантов Юпитера и Сатурна. Безусловно, там нет рек и озер с прозрачной и чистой водой, а на бескрайних равнинах не зеленеет трава, но при определенных условиях человечество могло бы заняться их освоением. Одним из таких объектов в Солнечной системе является Титан — самый крупный спутник Сатурна.

Представление крупнейшего спутника Сатурна

Титан сегодня беспокоит и занимает умы астрономического сообщества, хотя совсем недавно на это небесное тело, как и на другие подобные объекты Солнечной системы , мы взирали без особого энтузиазма. Только благодаря полетам межпланетных космических зондов обнаружилось, что на данном небесном теле существует жидкая материя. Оказывается, недалеко от нас существует мир с морями и океанами, с твердой поверхностью, окутанной плотной атмосферой, очень напоминающей по строению земную воздушную оболочку. Размеры спутника Сатурна тоже впечатляют. Его диаметр составляет 5152 км, на 273 км. больше чем у Меркурия – первой планеты Солнечной системы.

Ранее считалось, что диаметр Титана составляет 5550 км. Более точные данные о размерах спутника были получены уже в наше время, благодаря полетам космического аппарата «Вояджер-1» и миссии зонда «Кассини-Гюйгенс». Первый аппарат сумел обнаружить на спутнике плотную атмосферу, а экспедиция АМС «Кассини» позволила измерить толщину воздушно-газовой оболочки, которая составляет более 400 км.

Масса Титана — 1,3452·10²³ кг. По этому показателю он уступает Меркурию , как и по плотности. Далекое небесное тело имеет низкую плотность — всего 1,8798 г/см³. Эти данные говорят в пользу того, что строение спутника Сатурна существенно отличается от строения планет земной группы, которые на порядок массивнее и тяжелее. В системе Сатурна – это самое крупное небесное тело, масса которого составляет 95% массы остальных 61 известных лун газового гиганта.

Удачно и расположение крупнейшей Титана. Он бежит по орбите радиусом 1 221 870 км со скоростью 5,57 км/с и пребывает вне колец Сатурна. Орбита у этого небесного тела имеет практически круговую форму и находится в одной плоскости с экватором Сатурна. Период обращения Титана вокруг материнской планеты составляет почти 16 суток. Причем в этом аспекте Титан идентичен с нашей Луной, совершающей вращение вокруг собственной оси синхронно со своим хозяином. Спутник всегда повернут к материнской планете одной стороной. Орбитальные характеристики крупнейшей луны Сатурна обеспечивают на ней смену времен года, однако ввиду значительной удаленности этой системы от Солнца, времена года на Титане достаточно продолжительны. Последний летний сезон на Титане закончился в 2009 году.

Своими размерами и массой он похожа на два других крупнейших спутника Солнечной системы — Ганимед и Каллисто. Такие крупные размеры свидетельствуют о планетарной теории происхождения этих небесных тел. Подтверждает это и поверхность спутника, на которой присутствуют следы активной вулканической деятельности, что является характерной особенностью планет земной группы.

Впервые фото поверхности спутника Сатурна удалось получить с помощью зонда «Гюйгенс», благополучно опустившегося на поверхность этого небесного объекта 14 января 2005 года. Уже беглый взгляд на снимки давал все основания считать, что перед землянами открывается новый загадочный мир, живущий своей космической жизнью. Это не Луна , безжизненная и пустынная. Это мир вулканов и метановых озер. Допускается, что под поверхностью находится обширный океан, возможно состоящий из жидкого аммиака или из воды.

Посадка «Гюйгенса»

История открытия Титана

Впервые о существовании спутников Сатурна догадывался еще Галилей. Не имея технической возможности наблюдать столь удаленные объекты, Галилей предсказывал их существование. Только Гюйгенс, у которого уже был мощный телескоп, способный в 50 раз увеличивать объекты, приступил к исследованию Сатурна. Именно ему удалось обнаружить столь крупное небесное тело, вращающееся вокруг окольцованного газового гиганта. Произошло это событие в 1655 году.

Однако с названием нового небесного тела пришлось подождать. Первоначально ученые сходились во мнении дать открытому небесному телу название в честь его открывателя. После того, как итальянец Кассини открыл еще и другие спутники газового гиганта, сошлись во мнении нумеровать новые небесные тела системы Сатурна.

Эта идея не получила продолжения, так как впоследствии были открыты и другие объекты в окрестностях Сатурна.

Обозначение, которое мы используем сегодня, было предложено англичанином Джоном Гершелем. Сошлись во мнении, что наиболее крупные спутники должны носить мифологические названия. Благодаря своим размерам Титан оказался первым в этом списке. Остальные семь крупных спутников Сатурна получили названия, созвучные именам титанов.

Атмосфера Титана и ее особенности

Среди небесных тел Солнечной системы Титан обладает едва ли не самой любопытной воздушной оболочкой. Атмосфера спутника оказалась на деле плотным слоем облаков, которые долгое время мешали получить визуальный доступ к самой поверхности небесного тела. Плотность воздушно-газового слоя настолько велика, что у поверхности Титана атмосферное давление в 1,6 раз выше земных параметров. По сравнению с земной воздушной оболочкой, атмосфера на Титане имеет значительную толщину.

Основным компонентом титановой атмосферы является азот, доля которого составляет 98,4%. Примерно 1,6% приходятся на аргон и метан, которые в основном находятся в верхних слоях воздушной оболочки. С помощью космических зондов в составе атмосферы были обнаружены и другие газообразные соединения:

• ацетилен;
• метилацетилен;
• диацетилен;
• этан;
• пропан;
• углекислый газ.

В малых количествах присутствует циан, гелий и угарный газ. Кислорода в свободном виде в атмосфере Титана не выявлено.

Несмотря на столь высокую плотность воздушно-газовой оболочки спутника, отсутствие сильного магнитного поля отражается на состоянии поверхностных слоев атмосферы. Верхние слои атмосферы подвержены воздействию солнечного ветра и космической радиации. Азот (N) под воздействием этих факторов вступает в реакцию, образуя целый ряд любопытных азотосодержащих соединений. Большая часть некоторых соединений оседает на поверхность спутника, придавая ей слегка оранжевый оттенок. Интересна и история с метаном. Его состав в атмосфере Титана стабилен, хотя из-за внешнего воздействия этот легкий газ мог бы уже давно улетучиться.

Рассматривая атмосферу спутника по слоям, можно заметить любопытную деталь. Воздушная оболочка на Титане растянута в высоту и четко разделена на два слоя — приповерхностный и высотный. Тропосфера начинается на высоте 35 км. и заканчивается тропопаузой на высотах в 50 км. Здесь присутствуют стабильно низкие температуры -170⁰ С. Далее, с высотой температура снижается до отметки -120 градусов Цельсия. Ионосфера у Титана начинается на высоте 1000-1200 км.

Предполагается, что такой состав атмосферы Титана обусловлен его активным вулканическим прошлым. Насыщенные парами аммиака воздушные слои под воздействием космического ультрафиолета разложились на азот и водород, а другие компоненты являются следствием физико-химических реакций. Как более тяжелый, азот опустился и стал основным компонентом титановой атмосферы. Водород же из-за слабых сил гравитации спутника улетучился в космическое пространство.

Слои атмосферы Титана, взаимодействие ее химического состав с магнитным полем небесного тела способствуют тому, что на спутнике присутствует собственный климат. Сезоны на Титане меняются подобно земным временам года. В то время когда одна сторона спутника обращена к Солнцу, Титан погружается в лето. В его атмосфере бушуют штормы и ураганы. Нагреваемые солнечным светом воздушные слои находятся в постоянной конвекции, порождая сильные ветры и значительные перемещения облачных масс. На высотах 30 км скорость ветров достигает 30 м/с. Чем выше, тем турбулентность воздушных масс интенсивнее и мощнее. В отличие от Земли, облачные массы на Титане сконцентрированы в полярных областях.

Концентрация метана в верхних слоях атмосферы объясняет повышение температуры на поверхности спутника вследствие парникового эффекта. Однако наличие в составе воздушных масс органических молекул позволяет ультрафиолету свободно проникать в обе стороны, охлаждая поверхностный слой титановой коры. Температура поверхности составляет -180⁰С. Разница между температурами на полюсах и на экваторе незначительна — всего 3 градуса.

Высокое давление и низкие температуры способствуют тому, что молекулы воды в атмосфере спутника полностью испаряются (вымерзают).

Строение спутника: от внешней оболочки к ядру

Предположение и догадки о строении столь крупного небесного тела в основном строились на данных земных оптических наблюдений. Плотная атмосфера Титана склоняла ученых в сторону гипотезы о газовом составе спутника, сродни составу материнской планеты. Однако после полетов космических зондов «Пионер-11» и «Вояджер-2» стало понятно, мы имеем дело с небесным телом, структура которого тверда и устойчива.

Сегодня считается, что Титан имеет кору, подобную земной. Диаметр ядра — ориентировочно 3400 км, что составляет более половины диаметра небесного тела. Между ядром и корой существует ледяная прослойка, которая отличается по своему составу. Вероятно, на определенных глубинах лед трансформируется в жидкую структуру. Сравнение снимков, сделанных с борта АМС «Кассини» с разницей в два года, указали на наличие смещения поверхностного слоя спутника. Эта информация дала учеными повод считать, что поверхность спутника покоится на жидкой прослойке, которая состоит из воды и растворенного аммиака. Смещение коры вызвано взаимодействием гравитационных сил и циркуляцией атмосферы.

По своему составу Титан — это соединение льда и силикатных пород в равных пропорциях, что очень похоже на внутреннее строение Ганимеда и Тритона. Однако в силу наличия плотной воздушной оболочки, строение спутника имеет свои отличия и специфику.

Главные особенности далекого спутника

Уже только одно наличие у Титана атмосферы делает его уникальным и интересным для последующего изучения. Другое дело, что главной изюминкой далекого спутника Сатурна является наличие на нем больших объемов жидкости. Для этой несостоявшейся планеты характерны озера и моря, в которых вместо воды плещутся волны метана и этана. Спутник имеет на поверхности скопления космического льда, который обязан своим происхождением воде и аммиаку.

Доказательством существования на поверхности Титана жидкой материи стали снимки огромного бассейна, по площади превышающего размеры Каспийского моря. Огромное море жидких углеводородов получило название море Кракена. По своему составу это огромный естественный резервуар сжиженных газов: этана, пропана и метана. Другое крупное скопление жидкости на Титане – море Лигеи. Большинство озер сосредоточено в северном полушарии Титана, что увеличивает в разы отражающую способность далекого небесного тела. После миссии «Кассини» стало ясно, что поверхность на 30-40% покрыта жидкой материей, собравшейся в естественных морях и озерах.

Такое огромное количество метана и этана, пребывающих в замороженном состоянии, способствует развитию определенных форм жизни. Нет, это не будут привычные земные организмы, однако в таких условиях живые организмы на Титане могут иметь место. На спутнике достаточно компонентов и химических веществ для образования организмов и их последующего существования.

Хронология современных исследований Титана

Начиналось все со скромной миссии американского зонда «Пионер-11», который сумел в 1979 году дать учеными первые снимки далекого спутника. Долгое время информация, полученная с борта «Пионера», мало интересовала астрофизиков. Прогресс в изучении окрестностей Сатурна наступил после визитов в эту область Солнечной системы «Вояджеров», которые дали более подробные снимки спутника, сделанные с расстояния в 5000 км. Ученые получили более точные данные о размерах этого гиганта, нашла свое подтверждения версия о существовании плотной атмосферы спутника.

Полет «Пионера»

Инфракрасные снимки, сделанные с борта космического телескопа «Хаблл», предоставили ученым информацию о составе атмосферы спутника. Впервые были выявлены на планетарном диске светлые и темные области, природа которых оставалась неизвестной. Впервые родилась теория о том, что поверхность Титана покрыта в некоторых местах льдом, который увеличивает отражающую способность небесного тела.

Успех в области исследований пришел вместе с информацией, полученной с борта автоматической межпланетной станции «Кассини». Начатая в 1997 году миссия «Кассини» выступает общей разработкой ЕКА в НАСА. Основным направлением исследований стал Сатурн, однако не остались без внимания и его спутники. Так для изучения Титана в программу полета был включен этап посадки на поверхность спутника Сатурна зонда «Гюйгенс». Этот аппарат, созданный усилиями специалистов НАСА и итальянского космического агентства, команда которого решила отметить, таким образом, юбилей своего славного соотечественника Джованни Кассини, должен был опуститься на поверхность Титана.

«Кассини» на орбите Сатурна

В течение 4 лет продолжалась работа «Кассини» в окрестностях Сатурна. За это время АМС пролетела двадцать раз вблизи Титана, постоянно получая новые данные о спутнике и о его поведении. Уже одна посадка зонда «Гюйгенс» на Титан, свершившаяся 14 марта 2007 года, считается грандиозным успехом всей миссии. Несмотря на это, учитывая технические возможности станции «Кассини» и ее большой потенциал, было принято решение продолжить исследования Сатурна и его спутников до 2017 года.

Полет «Кассини» и посадка аппарата «Гюйгенс» предоставили ученым исчерпывающую информацию о том, каким на самом деле является Титан. Фотоснимки и видеосъемка поверхности спутника Сатурна показали, что верхние слои коры — смесь грязи и газового льда. Основными фрагментами грунта являются камни и галька. Ландшафт Титана представляет собой чередование твердых возвышенных участков с низменностями. Во время приземления делались снимки ландшафта, на которых четко отмечались русла рек и береговая линия.

Фото Титана с борта «Гюйгенса»

Титан сегодня и завтра

Чем закончится дальнейшее изучение самого крупного спутника, неизвестно. Предполагается, что созданные в земных лабораториях условия, подобные тем, которые существуют на Титане, прольют свет на версию о возможности существования форм жизни. Полеты космических зондов в эту область космоса пока не планируются. Полученная информация является достаточной для того, чтобы смоделировать Титан в земных условиях. Насколько эти исследования будут полезны, покажет время. Остается только ждать и надеяться на то, что Титан раскроет в дальнейшем свои тайны, давая надежду на свое освоение.

Область, похожую по своей геологической структуре на поверхность Земли, на Титане впервые обнаружили в 1994 году с помощью орбитального телескопа «Хаббл». Но детально рассмотреть тогда ее было невозможно. И к Сатурну, спутником которого является Титан, 15 октября 1997 года стартовала американская межпланетная станция «Кассини».

14 января 2005 года, отделившись от станции «Кассини», в плотную атмосферу Титана вошел спускаемый аппарат «Гюйгенс». А сама станция, как в 2005, так и в 2007 годах, передавала в центр управления снимки поверхности спутника Сатурна.
Полученные со станции фотографии произвели на ученых большое впечатление. Снимки местности, носящей название Фенсал, очень напоминали земную пустыню Калахари. А участок с названием Белет - пустыню Руб-эль-Хали в Омане. Дюны имеют высоту около 100 метров, ширину от одного до двух километров, и протяженность в сотни километров. Недалеко от северного полюса Титана отчетливо просматривались соединенные каналами крупные озера. Удалость даже рассмотреть, как по каналам что-то течет. Местность поразительно была схожа с Канадой, Финляндией или Карелией. Обнаружена и крупная река, похожая на египетский Нил. Она имеет протяженность около 400 километров и впадает в море. Это первая открытая в Солнечной системе внеземная река. А Титан - первый внеземной мир, на поверхности которого находится какая-то жидкость. Сходство Титана с Землей дополняет и то, что он имеет плотную атмосферу, в которой плавают облака, образуется туман и идут дожди. Именно благодаря наличию атмосферы, спутник Юпитера всегда вызывал интерес астрономов. Наличие атмосферы открыл в 1944 году американский астроном Джерард Койпер. И на 95 процентов она состоит из азота. Кислорода в ней практически нет. И размер Титана впечатляет, он уступает только спутнику Сатурна Ганимеду. И на Титане существуют, как и на Земле, времена года. Несмотря на схожесть фотографий поверхности Титана с земным ландшафтом, между Титаном и Землей есть существенная разница. Температура загадочного спутника Сатурна отличается от земной на 100, а в некоторых областях и на 200 градусов. Со знаком минус. Именно поэтому в его озерах и каналах течет не вода. Это жидкие углеводы, состоящие из смеси метана и этана. А точнее, из 80 процентов этана, 10 процентов метана и, приблизительно, 8 процентов пропана. Оставшиеся 2 процента приходятся на бутен, бутан и ацетилен. Проще говоря, Титан представляет собой естественный склад сжиженного газа. И, похоже, крупнейший в Солнечной системе. Просто голубая мечта всех газодобывающих компаний. Общие запасы углеводородного горючего на Титане в несколько раз превышают запасы нашей планеты. Передал снимки на Землю и спускаемый аппарат «Гюйгенс». В кадр попали галька и крупные камни. Некоторые из них достигают диметра около двух метров. И поверхность их словно отполирована. Ученые выдвинули предположение, что камни могут состоять из обычной воды с примесью аммиака. При температуре около минус 180 градусов, вода приобретает необыкновенную прочность. Нашлось объяснение и наполняющему местные пустыни «песку». Он может представлять собой выпадающие из атмосферы замерзшие углеводороды. По земным понятиям, это, скорее, не «песок», а «снег». Несмотря на внешнее сходство с нашей планетой, вряд ли на Титане возможна разумная жизнь. Почти двухсотградусные морозы сильно затрудняют образование и развитие высокоорганизованных форм жизни. Но простейшая жизнь на нем может существовать. В 2010 году группа специалистов NASA заявила, что они обнаружили явные признаки простейших форм жизни на Титане. Только не привычной нам кислородно-водородной, а метаново-водородной. Впоследствии это заявление подтверждений не нашло, но полностью исключать такую возможность нельзя. Биологи не могут дать однозначного ответа на вопрос о возможности существовании жизни при температуре около минус 180 градусов. Поэтому и отвечают уклончиво, что нашей науке подобные существа пока не известны. Правда, один исследователь из NASA Крис Маккей допускает существование на Титане жизни, которая вполне может использовать вместо кислорода находящийся в атмосфере Титана водород. Только, если удастся найти жизнь на спутнике Сатурна, то она вряд ли будет похожа на что-либо нам известное. Выдвигается и гипотеза, что под стокилометровой толщей льда может располагаться океан из смеси воды с аммиаком. В котором возможно существование новых, неизвестных нам форм жизни. Предполагаемый срок работы станции «Кассини» составлял четыре года. Потом его продлили до 2010 года. Затем до 2017 года. Похоже, что и Сатурн, и Титан продолжают представлять для исследователей определенный интерес.

Название спутника: Титан;

Диаметр: 5152 км;

Площадь пов-ти : 83 000 000 км²;

Объем : 715,66×10 8 км³ ;

Масса : 1,35×10 23 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 1,35×10 23 кг схожа со спутниками Юпитера — Ганимедом (1936 кг/м³, 1,48×10 23 кг) и Каллисто (1834 кг/м³, 1,08×10 23 кг).
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 4,8×10 20 кг, что почти в 100 раз тяжелее Земного воздуха (5,2×10 18 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 C 2 H 6 и метана CH 4 . 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 C 2 H 6 -79%, метан CH 4 -10%, пропан C 3 H 8 -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.

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.

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

Три взгляда на Титан спутник Сатурна космического аппарата Кассини. Слева: в натуральных цветах, создано из изображений, сделанных с помощью трех фильтров, чувствительных к красному, зеленому и фиолетовому свету. Примерно так Титан будет выглядеть для человеческого глаза. Центр: снимок в ближнем инфракрасном спектре, показывающий поверхность. Справа: композиция с ложным цветом из одного видимого изображения и двух инфракрасных. Зеленые области проявляются там, где Кассини мог видеть поверхность; красный цвет представляет собой области, расположенные в стратосфере Титана. Получено 16 апреля 2005 года на расстояниях от 168 200 до 173 000 км. Источник: NASA / JPL.

Фото Титана от Вояджера 2, сделанное 23 августа 1981 года, с расстояния 2,3 миллиона км. Южное полушарие кажется светлее, на экваторе видна четко полоса, а на северном полюсе — темный воротник. Все эти полосы связаны с циркуляцией облаков в атмосфере Титана. Источник: NASA / JPL.

Сравнение размеров Земли и Титана

.

Это вторая по величине луна в Солнечной системе после . Титан больше, чем планета Меркурий по размерам, но наполовину меньше по массе. Это единственная луна в Солнечной системе, которая имеет плотную атмосферу. Она в 10 раз мощнее Земной, с поверхностным давлением на 60% больше. До прибытия на орбиту вокруг Сатурна космического корабля Кассини в 2004 году мало что было известно о поверхности Титана из-за наличия оранжевой дымки в его атмосфере.

Открытие Титана и присвоение имени

Титан был обнаружен голландским ученым Кристианом Гюйгенсом 25 марта 1655 года и был первой луной, найденной с помощью телескопа после четырех галилеевых спутников . Гюйгенс называл его просто Луной Сатурна . Однако, в соответствии с обычаем того времени, он не объявил о своем открытии. Вместо этого он замаскировал новость в виде анаграммы. При этом используя стих поэта Овидия «Admovere Oculis Distantia Sidera Nostris». Он вытравил их вокруг края объектива телескопа, который использовал Гюйгенс. Декодированная и переведенная, анаграмма гласит: «Луна вращается вокруг Сатурна каждые 16 дней и 4 часа». Это значение очень близко к современной оценке орбитального периода Титана.

Ученый Джон Гершель предложил дать луне имя «Титан» в своей публикации 1847 года «Результаты астрономических наблюдений, сделанных на мысе Доброй Надежды». В греческой мифологии титаны были братьями и сестрами Кроноса, греческим эквивалентом римского бога Сатурна. В той же публикации Гершель назвал шесть других спутников Сатурна.

Атмосфера Титана

О возможности существования атмосферы вокруг Титана впервые заговорили в 1903 году. Тогда испанский астроном Хосе Комас Сола заметил, что диск Титана кажется более ярким в своем центре, чем у его краев. Существование атмосферы было подтверждено в 1944 году Джерардом Койпером в Чикагском университете. Он определил присутствие метана в спектре Титана.

Дальнейшие наблюдения, сделанные в частности, с помощью зондов Вояджер, которые пролетали в тех краях в 1980 и 1981 годах, а в последующем и зонда Кассини-Гюйгенс, показали, что атмосфера Титана состоит на 98,4% из азота и на 1,6% из метана, с небольшим количеством других газов, включая различные углеводороды (такие как этан, диацетилен, метилацетилен, цианоацетилен, ацетилен и пропан), аргон, диоксид углерода, монооксид углерода, цианоген , цианид водород и гелий. Кроме , Титан единственный в Солнечной системе обладает плотной атмосферой, богатой азотом.

Считается, что углеводороды образуются в верхней атмосфере Титана из-за реакций, связанных с распадом метана под воздействием ультрафиолетового света и космических лучей. Эта органическая фотохимия создает оранжевую дымку, наиболее плотную на высоте около 300 километров (200 миль), которая закрывает от наблюдения поверхность на видимых длинах волн, а также отражает значительное количество инфракрасного излучения в космос, что приводит к «анти-парниковому эффекту».

Холодный мир

Титан — одно из двух известных космических тел (другое — Плутон), температура поверхности которого ниже (примерно на 10K), чем была бы при отсутствии атмосферы. Атмосфера Титана имеет много разнообразных органических материалов. Это является одной из причин, по которым Титаном интересуются астробиологи.

Человек, находящийся на поверхности Титана в течение дня, испытал бы только одну тысячную яркость дневного света, имеющегося на поверхности Земли. Это сравнение учитывает не только толщину атмосферы, но и большее расстояние Титана от Солнца. Тем не менее уровень света на поверхности Титана в 350 раз выше, чем яркость света на Земле под полной Луной.

Количество метана в атмосфере Титана должно постоянно истощаться. Поэтому на поверхности должен быть некоторый механизм, который его пополняет. Одно из объяснений заключается в том, что Титан имеет действующие вулканы, которые выделяют метан.

Поверхность Титана

До прибытия зонда Кассини-Гюйгенса в июне 2004 года инфракрасные наблюдения космического телескопа Хаббл предоставили карту ярких и темных областей на Титане, но характер этих особенностей оставался неопределенным. Предполагалось, что океаны или озера жидкого этана могут покрывать большую часть поверхности спутника, и что жидкий метан может выпадать здесь в виде дождя. Согласно другой модели, яркие районы, которые были замечены Хабблом, могут быть водными льдами. Они лежат в низинах и затемнены твердыми и жидкими органическими молекулами.

Более подробная и точная картина Титана начала появляться благодаря изображениям и другим данным, отправленными АМС Кассини-Гюйгенс. Во время своего первого облета Титана Кассини показал метановые облака и гигантский ударный кратер. Наиболее заметной особенностью была яркая область в виде кучевого облака около южного полюса. Она имеет размер около 450 километров в поперечнике и около 15 километров в высоту. Измерения, полученные от космического аппарата дали возможность предположить, что облака, вероятно, состоят из углеводородов и могут быть связаны с поверхностными особенностями. Кассини показал, что некоторые изменения в яркости поверхности были круговыми, а другие — линейными. На южном полюсе также было обнаружено несколько концентрических объектов.

Миссия Кассини-Гюйгенс

Мозаика из девяти картин, сделанных когда Кассини пролетал мимо Титана 26 октября 2004 года, дала астрономам один из самых подробных видов полного диска спутников. Особенности поверхности Титана наиболее ярки в центре диска, где зонд имел под собой наименьшую атмосферу. Не было обнаружено видимых кратеров, из чего следует, что спутник, вероятно, имеет молодую поверхность, которая постоянно обновляется. Астрономы до сих пор не уверены, вызваны ли узоры на поверхности Титана извержениями вулканов. Или они происходят от смещения скал ветром, пылью или даже реками жидких углеводородов.

14 января 2005 года зонд Гюйгенс успешно спустился на парашюте и опустился на поверхность Титана, передав великолепные снимки как во время спуска, так и с поверхности.

открытие	1655, Кристиан Гюйгенс
большая полуось	1,221,931 км (759 435 миль)
диаметр	5 151 км (3,201 миль), 0,404 × Земля
средняя плотность	1,88 г / см 3
вторая космическая скорость	2,63 км / с (9468 км / ч)
средняя температура поверхности	около -179 ° C (-290 ° F, 94 K)
орбитальный период	15,945 дней (15 дней 23 часа)
осевой период	15.945 дней (синхронно)
орбитальный эксцентриситет	0,029
наклон орбиты	0,35 °
визуальное альбедо	0,21