Сатурн - Властелин Колец
Заходите к нам на форум: задавайте вопросы - получайте ответы!
Сатурн: Властелин Колец

Спутники Сатурна - Титан

Пролет "Вояджера"

    В своем сближении с Сатурном «Вояджер-1» прошел на расстоянии всего 7000 км от Титана - самого крупного спутника Сатурна. Исследования Титана ожидались с большим интересом. Титан считался самым крупным из всех спутников планет. По наземным измерениям его диаметр оценивался в 5800 км, т. е. получалось, что он больше Меркурия и Ганимеда. К тому же это пока единственный из известных спутников в Солнечной системе, на котором твердо установлено присутствие плотной атмосферы. Предполагалось, что атмосфера Титана может обладать сильным парниковым эффектом, благодаря чему условия у поверхности могли бы даже оказаться приемлемыми для существования жизни. После «марсианских» разочарований было много разговоров о возможной жизни на Титане. Увы, Титан тоже не оправдал этих ожиданий. Это один из самых холодных миров в Солнечной системе, который, как это ни парадоксально, обладает большими массами органических веществ в атмосфере и на поверхности.

Гюйгенс
Чтобы долететь от Земли до Сатурна, автоматической межпланетной станции "Кассини" понадобилось 7 лет. Все эти годы большая часть приборов спала. Путешествие успешно закончилось в июле 2004 года, когда станция стала искусственным спутником Сатурна и начался многолетний период активной работы, ознаменовавшийся спуском на поверхность Титана в январе 2005 года исследовательского зонда "Гюйгенс" (Европейское Космическое Агенство).
ПОСАДКА ЗОНДА НА ТИТАН

    Космическая съемка показала, что поверхность спутника неразличима сквозь его плотную красно-оранжевую атмосферу. Красно-оранжевый и желто-коричневый цвета преобладают у Юпитера и Сатурна, Титана, Ио, Европы и Амальтеи. Но в последних трех случаях цвет относится не к атмосфере, а к поверхности этих тел. В атмосфере Титана отмечено несколько слоев неплотных облаков, в том числе на очень больших высотах. Слоистость тумана заметна на высоте 200, 375 и даже 500 км над поверхностью. Еще в 1979 г. весьма трудные наземные (а точнее, с самолета - летающей обсерватории) радиометрические измерения в тепловом инфракрасном диапазоне дали для Титана яркостную температуру около 80 К. Если отнести ее к поверхности, получалось, что никакого парникового эффекта в атмосфере Титана нет и даже, наоборот, поверхность холоднее атмосферы.
    Так оно и оказалось. Температура верхних слоев атмосферы Титана близка к 150 К, в то время как температура поверхности составляет 94 К. Это температура конденсации азота. В первых сообщениях указывалось, что на поверхности Титана, возможно, существуют «болота из жидкого азота» с островами из замерзшего метана и из силикатов. Это преувеличение, хотя выпадение дождей из жидкого метана здесь вполне возможно.
    Здесь пора сказать о составе атмосферы Титана. В 1944 г. в его спектре была найдена полоса метана. Спустя 30 лет в атмосфере Титана спектроскопически был обнаружен молекулярный водород, что казалось парадоксальным, так как масса спутника слишком мала, чтобы удержать такой легкий газ. Далее было высказано предположение, что этот водород — продукт фотолиза (то же, что и фотодиссоциация) метана и аммиака, выделявшихся из недр в течение эволюции атмосферы Титана. Другая составляющая, образующаяся в результате фотолиза аммиака, — азотноводородные соединения — должна была накапливаться в атмосфере. Анализ предсказывал, что если в атмосфере Титана есть парниковый эффект, в атмосфере должен присутствовать азот. Правда, для этого нужно было намного больше метана, чем показывали данные спектроскопии.
    Космические аппараты показали, что парникового эффекта нет, но азот в атмосфере присутствует. Более того, его количество оказалось огромным — атмосфера Титана примерно на 85% состоит из азота. Около 12% может составлять аргон. Менее 3% (возможно, всего 1%) приходится на метан; имеются небольшие количества этана, пропана, ацетилена, этилена, водорода, кислорода и других составляющих. Спектроскопические измерения позволили отождествить по крайней -мере 10 органических компонентов в его атмосфере. Количество азота в столбе атмосферы Титана в 15 раз больше. чем у Земли. Однако из-за малого ускорения свободного падения давление у поверхности лежит около 1,6 бар.
    Состав красно-оранжевого окрашивающего компонента атмосферы оставался неизвестным, но его, кажется, удалось синтезировать. Для этого в экспериментальной установке смесь азота и метана активировали с помощью электрических разрядов, после чего на стенках сосуда появилась красная пленка с такими же отражательными свойствами, как и у атмосферы Титана. Это еще не изученное вещество состоит из сложной цепи карбонат-гидридов. Оно получило название «солин» (от греческого «грязь»). На Титане оно образуется в результате фотосинтеза.
    По-видимому, физические условия у поверхности Титана близки к тройной точке фазового состояния метана; было даже высказано предположение об озерах или морях жидкого метана. Но это предположение встречает много трудностей, хотя и было очень популярным сразу после первых космических исследований Титана. Было сказано, что сплошной или очень протяженный метановый океан, находящийся в равновесии с насыщенными парами метана в нижней атмосфере, требует, чтобы пары метана составляли до 10%. Но измерения дают значительно меньше.

Гюйгенс
Так мог выглядеть для гипотетического наблюдателя, находящегося вблизи Титана, момент торможения межпланетной станции, после которого "Кассини" стал первым искусственным спутником Сатурна.
КАССИНИ ОКОЛО САТУРНА

    Недавно выполненные работы показали, что наиболее распространенным углеводородом на Титане должен быть этан (С2Н6), а океан, если он существует, может состоять на 70% из этана, на 25% из метана и растворенного в них азота (около 5%). Глубина такого океана может достигать 1 км, а ниже должен находиться слой жидкого ацетилена глубиной до 300 м. Обилие органических материалов на Титане даже вызвало предположения о возможной промышленной их разработке в будущем. Технология такой промышленности должна обеспечить работу при криогенных температурах. Титан — это мир глубокого холода; по сравнению с ним климат морозных пустынь Марса представляется испепеляющим зноем.
    Если учесть большую протяженность атмосферы Титана, он все же не самый большой спутник. Его диаметр по поверхности равен 5150 км. Ганимед больше; именно Ганимед остается самым большим спутником планет Солнечной системы. Состав Титана — льды с примесью силикатных пород, средняя плотность близка к 1,9 г/см3, что опять-таки близко к плотности Ганимеда. В 1980 году американский космический зонд "Вояджер-1", пролетая вблизи Титана, обнаружил в его атмосфере некоторое количество ацетилена, этилена, этана, метилацетилена, пропана, синильной кислоты и некоторых других соединений углерода.

Пролет "Кассини"

    Скрытый плотной завесой тумана, спутник Сатурна Титан впервые показал свой крупный план 26 октября 2004 года. Это произошло после того, как космический корабль NASA «Кассини» пролетел над Титаном на высоте всего 1200 км. В это время, «Кассини» был приблизительно в 1,3 млрд. км. от Земли. Многочисленные изображения (около 500), были получены специальной видеокамерой и переданы на Землю. Требуется 1 час и 14 минут для того, чтобы радиоволны преодолели расстояние от космического корабля до Земли. Этот пролет был намного ближе, чем пролет любого другого космического корабля, которые когда-либо побывали в окрестностях Титана. Титан - первостепенная цель полета «Кассини» и «Гюйгенса», потому что это - единственная луна в нашей Солнечной системе с атмосферой. Титан - космическая капсула времени, которая поможет взглянуть назад, чтобы увидеть, как могла выглядеть Земля перед появлением жизни на ней. Пролет 26 октября был совершен почти в 300 раз ближе, чем первый пролет «Кассини» около Титана 3 июля 2004. Последний пролет аппарата - один из 45 запланированных пролетов около Титана в течение четырехлетнего тура. Последующие пролеты позволят космическому кораблю приблизиться еще ближе к загадочному спутнику Сатурна. До настоящего момента «Кассини» безупречно выполнил все команды с Земли, начиная с выхода на орбиту вокруг Сатурна 30 июня. Специалисты, работающие с «Кассини», уверены, что аппарат и дальше будет верно служить науке.
    Специальные приборы на борту аппарата позволяют снимать поверхность Титана сквозь толстый слой облаков, совершенно непрозрачных в видимом свете. Одна из важнейших целей этого пролета состоит в том, чтобы подтвердить модель атмосферы Титана, которая подобна атмосфере ранней Земли. Для этого к спуску на поверхность Титана предназначен спускаемый аппарат «Гюйгенс». Разработанный и управляемый Европейским Космическим Агентством аппарат, проходя во время спуска через атмосферу Титана, исследует ее большим набором научных приборов. Одиннадцать из 12 приборов «Кассини» будут нацелены на Титан. Ученые надеются добыть больше сведений о внутренней структуре Титана, поверхности, атмосфере и взаимодействии с магнитосферой Сатурна. В последнем пролете «Кассини» радары аппарата получили хорошие изображения поверхности Титана и они, как ожидается, помогут создать топографические карты и показать, имеется ли жидкая или твердая поверхность на спутнике Сатурна. Ионный и нейтральный масс-спектрометр «Кассини» должен уловить присутствие элементов в самой малой концентрации в атмосфере Титана и дать полную картину ее состава. Титан - самая большая луна Сатурна. Она больше, чем Меркурий или Плутон и - вторая по величине луна в Солнечной системе, после луны Юпитера Ганимеда.

Наиболее впечатляющие изображения Титана полученные аппаратами "Кассини" и "Вояджером-1"
Титан
Титан
Титан
Титан
Титан
Титан
Титан
Титан
Титан
Титан
Титан
Титан
Титан
Титан
Титан
Титан
1/2 - Близкий пролет аппарата Кассини около спутника Сатурна Титана показал детали. 3/4/5 - Детали на поверхности Титана, обычно скрытые атмосферой, видны на этом изображении в искусственных цветах. 6 - Возможно наконец-то удалось увидеть первое озеро на поверхности Титана (темное продолговатое пятно).9 - Титан и атмосферная дымка.10 - Темная полоса около верхнего края изображения - это русло реки, а темная область около нижнего края - дно озера. 11 - Фотография получена при посадке зонда Гюйгенс.13 - На этом цветном изображении с Титана, самого большого спутника Сатурна, мы видим удивительно знакомый пейзаж. 14 - Где кратеры Титана? На полученных радиолокационных изображениях видны только несколько кратеров. 15 - Край диска Титана. Туманная атмосфера выглядит оранжевой, выше расположены несколько слоев синей дымки. Снимок получен космичеческим аппаратом Вояджер-1.16 - Белая область около южного полюса Титана - необычно плотные облака, вероятно, также состоящие из метана.
Здесь вы можете прослушать звуковое сопровождение посадки зонда "Гюйгенс" на Титан - 443 Kb
(щелкните правой кнопкой мышки по ссылке и выберите пункт меню "Сохранить объект как...")

    Атмосфера Титана состоит из нескольких слоев и внешний из них - дымчатый и довольно толстый. Он располагается на высоте около 400 км над поверхностью спутника. По мнению ученых, в составе атмосферы Титана присутствуют метан и азот, молекулы которых разлагаются под действием солнечного света и вступают в химические реакции с образованием более сложных органических молекул. И именно эти органические вещества образуют дымку в атмосфере Титана.


Титан - спутник планеты Сатурн

    Титан - самый крупный спутник Сатурна - весит в 20 раз больше всех остальных спутников, вместе взятых. Это второй по величине спутник планеты в Солнечной системе: его диаметр 5150 км - больше, чем у Меркурия. Радиус его орбиты 1,222 млн километров. Открыт в 1655 г. Х. Гюйгенсом. Плотность Титана - 1880 кг/м3. Его внутреннее строение похоже на строение юпитерианских спутников Ганимеда и Каллисто, т.е. у него есть каменное ядро и ледяная мантия. Из-за более низкой, чем у спутников Юпитера, температура, при которой проходило его образование, Титан может содержать кроме водяного льда и другие, более летучие льды - аммиачный и метановый.
    Уникальность Титана в том, что он обладает мощной атмосферой с густой аэрозольной дымкой и облаками. Это единственный спутник в Солнечной системе, поверхность которого недоступна для наблюдений обычными оптическими средствами. Цвет Титана - красно-коричневый, с сезонными изменениями. Состав атмосферы - азот с примесью метана и, возможно, аргона; давление на поверхности 1,6 атмосферы.
    Теоретические модели позволяют говорить о существовании поверхностного этано-метанового океана или озерс температурой - 180 С. Поэтому, как шутливо заметил один американский ученый, "шансы поймать рыбу в океанах Титана ничтожны".
    Наличие мощной, 200-километровой атмосферы и поверхностного океана жидких углеводородов на Титане кажется фантастикой. Открыт новый мир, практически целая планета со своими свойствами и законами. Метеорология Титана очень интересна: несколько слоев облаков, атмосферные течения, дожди из жидкого метана. Ученые кропотливо исследуют сложнейшие химические взаимоотношения водных, метановых, аммиачных и азотных составляющих атмосферы, океана и твердого вещества и т.д.

Смотрите описание нужна помощь на нашем сайте.
2005 - , Проект "Исследование Солнечной системы"
Открыт 15.12.2005, E-mail: lobandrey@yandex.ru