Титан е най-големият спътник на коя планета. Титан обитаван ли е? Сатурн сателит

Дълго време се смяташе, че нашата синя планета е единственото място в Слънчевата система, където има условия за съществуване на форми на живот. Всъщност се оказва, че близкият космос не е толкова безжизнен. Днес можем спокойно да кажем, че в обсега на земляните има светове, които в много отношения са подобни на нашата родна планета. Това се доказва от интересни факти, получени в резултат на изследване на околностите на газовите гиганти Юпитер и Сатурн. Разбира се, няма реки или езера с бистра и чиста вода и тревата не е зелена в безкрайните равнини, но при определени условия човечеството би могло да започне да ги развива. Един такъв обект в Слънчевата система е Титан, най-големият спътник на Сатурн.

Представяне на най-голямата луна на Сатурн

Титан днес тревожи и занимава умовете на астрономическата общност, въпреки че съвсем наскоро гледахме на това небесно тяло, подобно на други подобни обекти в Слънчевата система, без особен ентусиазъм. Само благодарение на полетите на междупланетни космически сонди беше открито, че на това небесно тяло съществува течна материя. Оказва се, че недалеч от нас има свят с морета и океани, с твърда повърхност, обвита в плътна атмосфера, много напомняща по структура въздушната обвивка на земята. Размерът на спътника на Сатурн също е внушителен. Диаметърът му е 5152 км, на 273 км. повече от това на Меркурий, първата планета от Слънчевата система.

По-рано се смяташе, че диаметърът на Титан е 5550 км. По-точни данни за размера на спътника са получени в наше време, благодарение на полетите на космическия кораб "Вояджър 1" и мисията на сондата "Касини-Хюйгенс". Първият апарат успя да открие плътна атмосфера на сателита, а експедицията на Касини направи възможно измерването на дебелината на въздушно-газовата обвивка, която е повече от 400 км.

Масата на Титан е 1,3452·10²³ kg. По този показател той отстъпва на Меркурий, както и по плътност. Далечното небесно тяло има ниска плътност - само 1,8798 g/cm³. Тези данни показват, че структурата на спътника на Сатурн е значително различна от структурата на планетите от земната група, които са с порядък по-масивни и по-тежки. В системата на Сатурн това е най-голямото небесно тяло, чиято маса е 95% от масата на останалите 61 известни спътника на газовия гигант.

Местоположението на най-големия Титан също е удобно. Той се движи в орбита с радиус 1 221 870 km със скорост 5,57 km/s и е извън пръстените на Сатурн. Орбитата на това небесно тяло има почти кръгла форма и е в същата равнина като екватора на Сатурн. Орбиталният период на Титан около планетата-майка е почти 16 дни. Освен това в този аспект Титан е идентичен с нашата Луна, която се върти около собствената си ос синхронно със своя собственик. Сателитът винаги е обърнат към планетата майка с една страна. Орбиталните характеристики на най-голямата луна на Сатурн гарантират, че сезоните на нея се променят, но поради значителното разстояние на тази система от Слънцето, сезоните на Титан са доста дълги. Последният летен сезон на Титан приключи през 2009 г.

По своите размери и маса той е подобен на другите два най-големи спътника на Слънчевата система - Ганимед и Калисто. Такива големи размери показват планетарна теория за произхода на тези небесни тела. Това се потвърждава от повърхността на спътника, върху която има следи от активна вулканична дейност, което е характерна черта на планетите от земния тип.

За първи път беше получена снимка на повърхността на спътника на Сатурн с помощта на сондата Хюйгенс, която безопасно кацна на повърхността на този небесен обект на 14 януари 2005 г. Вече един бърз поглед към снимките дава всички основания да се смята, че пред земляните се разкрива нов мистериозен свят, живеещ свой собствен космически живот. Това не е Луната, безжизнена и пуста. Това е свят на вулкани и метанови езера. Смята се, че под повърхността има огромен океан, вероятно състоящ се от течен амоняк или вода.

Кацане на Хюйгенс

История на откриването на Титан

Галилей е първият, който се досеща за съществуването на луните на Сатурн. Без техническата възможност да наблюдава толкова далечни обекти, Галилей предсказва тяхното съществуване. Едва Хюйгенс, който вече разполага с мощен телескоп, способен да увеличава обектите 50 пъти, започва да изследва Сатурн. Именно той успя да открие толкова голямо небесно тяло, въртящо се около пръстеновиден газов гигант. Това събитие се случи през 1655 г.

Името на новото небесно тяло обаче трябваше да почака. Първоначално учените се съгласиха да кръстят откритото небесно тяло в чест на своя откривател. След като италианците Касини откриха други спътници на газовия гигант, те се съгласиха да номерират новите небесни тела от системата на Сатурн.

Тази идея не беше продължена, тъй като впоследствие бяха открити други обекти в близост до Сатурн.

Нотацията, която използваме днес, е предложена от англичанина Джон Хершел. Беше договорено най-големите сателити да носят митологични имена. Благодарение на размера си Титан е на първо място в този списък. Останалите седем големи спътника на Сатурн получиха имена, съзвучни с имената на титаните.

Атмосферата на Титан и нейните характеристики

Сред небесните тела на Слънчевата система Титан има може би най-любопитната въздушна обвивка. Атмосферата на спътника се оказа плътен слой от облаци, който дълго време пречеше на визуален достъп до самата повърхност на небесното тяло. Плътността на въздушно-газовия слой е толкова висока, че атмосферното налягане на повърхността на Титан е 1,6 пъти по-високо от земните параметри. В сравнение с въздушната обвивка на Земята, атмосферата на Титан има значителна дебелина.

Основният компонент на титановата атмосфера е азотът, чийто дял е 98,4%. Приблизително 1,6% идват от аргон и метан, които се намират главно в горните слоеве на въздушната обвивка. С помощта на космически сонди в атмосферата са открити и други газообразни съединения:

  • ацетилен;
  • метил ацетилен;
  • диацетилен;
  • етан;
  • пропан;
  • въглероден двуокис.

Цианид, хелий и въглероден окис присъстват в малки количества. В атмосферата на Титан не е открит свободен кислород.

Въпреки такава висока плътност на въздушно-газовата обвивка на спътника, липсата на силно магнитно поле се отразява в състоянието на повърхностните слоеве на атмосферата. Горните слоеве на атмосферата са изложени на слънчев вятър и космическа радиация. Азотът (N) реагира под въздействието на тези фактори, образувайки редица интересни азотсъдържащи съединения. Повечето от някои съединения се утаяват на повърхността на сателита, придавайки му леко оранжев оттенък. Интересна е и историята с метана. Неговият състав в атмосферата на Титан е стабилен, въпреки че поради външни влияния този лек газ може да се е изпарил отдавна.

Разглеждайки атмосферата на сателита слой по слой, можете да забележите интересна подробност. Въздушната обвивка на Титан е опъната във височина и ясно разделена на два слоя - приповърхностен и височинен. Тропосферата започва на надморска височина от 35 км. и завършва с тропопауза на височина 50 км. Има постоянно ниски температури от -170⁰ C. Освен това, с надморска височина, температурата пада до -120 градуса по Целзий. Йоносферата на Титан започва на височина 1000-1200 км.

Предполага се, че този състав на атмосферата на Титан се дължи на активното му вулканично минало. Въздушните слоеве, наситени с амонячни пари, под въздействието на космическата ултравиолетова радиация, се разлагат на азот и водород, а други компоненти са следствие от физикохимични реакции. Тъй като е по-тежък, азотът потъва и става основният компонент на титановата атмосфера. Водородът, поради слабите гравитационни сили на спътника, се изпари в открития космос.

Слоевете на атмосферата на Титан и взаимодействието на нейния химичен състав с магнитното поле на небесното тяло допринасят за това спътникът да има собствен климат. Сезоните на Титан се променят като сезоните на Земята. Във време, когато едната страна на спътника е обърната към Слънцето, Титан се потапя в лятото. В атмосферата му бушуват бури и урагани. Въздушните слоеве, нагрявани от слънчева светлина, са в постоянна конвекция, генерирайки силни ветрове и значителни движения на облачни маси. На надморска височина от 30 km скоростта на вятъра достига 30 m/s. Колкото по-високо е, толкова по-интензивна и мощна е турбулентността на въздушните маси. За разлика от Земята, облачните маси на Титан са концентрирани в полярните региони.

Концентрацията на метан в горните слоеве на атмосферата обяснява повишаването на температурата на повърхността на спътника поради парниковия ефект. Наличието на органични молекули във въздушните маси обаче позволява на ултравиолетовата светлина свободно да прониква и в двете посоки, охлаждайки повърхностния слой на титановата кора. Температурата на повърхността е -180⁰С. Разликата между температурите на полюсите и на екватора е незначителна - само 3 градуса.

Високото налягане и ниските температури карат водните молекули в атмосферата на сателита да се изпарят напълно (замръзнат).

Структурата на спътника: от външната обвивка до ядрото

Предположенията и догадките за структурата на толкова голямо небесно тяло се основават главно на данни от наземни оптични наблюдения. Плътната атмосфера на Титан наклони учените към хипотезата, че газовият състав на спътника е подобен на състава на планетата-майка. След полетите на космическите сонди Pioneer 11 и Voyager 2 обаче стана ясно, че имаме работа с небесно тяло, чиято структура е солидна и стабилна.

Днес се смята, че Титан има кора, подобна на земната. Диаметърът на ядрото е приблизително 3400 км, което е повече от половината от диаметъра на небесното тяло. Между ядрото и кората има леден слой, който се различава по състав. Вероятно на определени дълбочини ледът се трансформира в течна структура. Сравнението на изображения, направени от космическия кораб "Касини" с разлика от две години, показва наличието на изместване на повърхностния слой на сателита. Тази информация даде основание на учените да смятат, че повърхността на сателита лежи върху течен слой, който се състои от вода и разтворен амоняк. Изместването на земната кора се дължи на взаимодействието на гравитационните сили и атмосферната циркулация.

Съставът на Титан е смес от лед и силикатни скали в равни пропорции, което е много подобно на вътрешната структура на Ганимед и Тритон. Въпреки това, поради наличието на плътна въздушна обвивка, структурата на спътника има своите различия и специфики.

Основни характеристики на далечния спътник

Само наличието на атмосфера на Титан го прави уникален и интересен за по-нататъшно изследване. Друго нещо е, че основният акцент на далечния сателит на Сатурн е наличието на големи обеми течност върху него. Тази провалена планета се характеризира с езера и морета, в които вместо вода се плискат вълни от метан и етан. Сателитът има натрупвания от космически лед на повърхността си, който дължи произхода си на вода и амоняк.

Доказателство за съществуването на течна материя на повърхността на Титан идва от снимки на огромен басейн, площ по-голяма от размера на Каспийско море. Огромното море от течни въглеводороди се нарича Кракеново море. По своя състав това е огромен естествен резервоар на втечнени газове: етан, пропан и метан. Друго голямо натрупване на течност на Титан е морето Лигея. Повечето от езерата са концентрирани в северното полукълбо на Титан, което значително увеличава отразяващата способност на далечното небесно тяло. След мисията на Касини стана ясно, че повърхността е 30-40% покрита с течна материя, събрана в естествени морета и езера.

Такова огромно количество метан и етан, които са в замръзнало състояние, допринася за развитието на определени форми на живот. Не, това няма да са познати земни организми, но при такива условия на Титан може да съществуват живи организми. На сателита има достатъчно компоненти и химикали за образуването на организми и тяхното последващо съществуване.

Хронология на съвременните изследвания на Титан

Всичко започна със скромна мисия на американската сонда Pioneer 11, която през 1979 г. успя да предостави на учените първите изображения на далечен спътник. Дълго време информацията, получена от борда на Pioneer, не представляваше особен интерес за астрофизиците. Напредъкът в изучаването на покрайнините на Сатурн дойде след посещенията на Вояджъри в този регион на Слънчевата система, които предоставиха по-подробни изображения на спътника, направени от разстояние 5000 км. Учените са получили по-точни данни за размера на този гигант и версията за съществуването на плътна атмосфера на сателита е потвърдена.

Полетът на пионера

Инфрачервените изображения, направени от космическия телескоп Хъбъл, предоставиха на учените информация за състава на атмосферата на сателита. За първи път бяха идентифицирани светли и тъмни области на планетарния диск, чиято природа остава неизвестна. За първи път се роди теория, че повърхността на Титан е покрита на места с лед, което увеличава отразяващата способност на небесното тяло.

Успехът в областта на изследванията дойде с информацията, получена от автоматичната междупланетна станция "Касини". Стартирала през 1997 г., мисията "Касини" е цялостна разработка на ESA в НАСА. Сатурн се превърна в основен фокус на изследванията, но неговите спътници не останаха незабелязани. Така че, за да се изследва Титан, програмата на полета включваше етапа на кацане на сондата Хюйгенс на повърхността на спътника на Сатурн. Това устройство, създадено с усилията на специалисти от НАСА и италианската космическа агенция, чийто екип реши да отпразнува годишнината на своя славен сънародник Джовани Касини, трябваше да се спусне на повърхността на Титан.

Касини в орбита на Сатурн

Касини продължи работата си в околностите на Сатурн в продължение на 4 години. През това време космическият кораб лети близо до Титан двадесет пъти, като непрекъснато получава нови данни за спътника и неговото поведение. Само едно кацане на сондата Хюйгенс на Титан, което се състоя на 14 март 2007 г., се счита за голям успех на цялата мисия. Въпреки това, предвид техническите възможности на станцията "Касини" и големия й потенциал, беше решено да продължат изследванията на Сатурн и неговите луни до 2017 г.

Полетът на Касини и кацането на Хюйгенс предоставиха на учените изчерпателна информация за това какво всъщност представлява Титан. Снимки и видеоклипове на повърхността на спътника на Сатурн показаха, че горните слоеве на кората са смес от мръсотия и газов лед. Основните почвени фрагменти са камъни и камъчета. Пейзажът на Титан е редуване на скалисти планини и низини. По време на кацането бяха направени снимки на пейзажа, в които речните корита и бреговата линия бяха ясно маркирани.

Снимка на Титан от Хюйгенс

Титан днес и утре

Не е известно как ще завърши по-нататъшното проучване на най-големия сателит. Очаква се условията, създадени в земните лаборатории, подобни на тези, които съществуват на Титан, да хвърлят светлина върху възможността за съществуване на форми на живот. Все още не са планирани полети на космически сонди до този регион на космоса. Получената информация е достатъчна за симулиране на Титан в земни условия. Времето ще покаже колко полезни ще бъдат тези изследвания. Остава само да чакаме и да се надяваме, че Титан ще разкрие своите тайни в бъдеще, давайки надежда за неговото развитие.

Титан

© Владимир Каланов,
уебсайт
"Знанието е сила".

Десетки спътници се въртят около Сатурн. Понастоящем са известни 53 наименувани спътника; около дузина небесни тела „чакат“ потвърждение на техните траектории на полета за участие в сателитната система на Сатурн. Сред тях се откроява най-големият спътник - Титан, открит, както е известно, още през 1655 г. от Кристиан Хюйгенс. По размер Титан се нарежда на второ място сред всички спътници на Слънчевата система, отстъпвайки само на Ганимед, спътник на Юпитер. Диаметърът на Титан е 5150 км, т.е. Този спътник е по-голям по размер от планетата Меркурий, чийто диаметър е 4878 км. Орбиталният период на Титан около Сатурн е почти 16 дни (15 дни, 22 часа и 41 минути). Титан е обърнат към Сатурн от едната страна, както Луната към Земята. Титан се движи по своята орбита на разстояние 1 221 900 км от Сатурн.

Вътрешна структура на Титан

Титан представлява голям интерес не само за астрономи, но и за биолози, геолози и палеоклиматолози. Но всички те се интересуват не само и не толкова от размера на Титан и параметрите на неговата орбита, колкото от атмосферата и повърхността на този спътник.

Титан е единственият спътник в Слънчевата система, който има атмосфера. Плътността на атмосферата на Титан е значително по-висока от плътността на земната атмосфера, така че налягането на повърхността на Титан е един път и половина (1,5 бара) по-високо от това на Земята. Температурата на повърхността на сателита варира от 90 до 100 K. Атмосферата се състои главно от азот (90-97%), метан (2-5%) и аргон (около 0-6%) също присъстват, има следи от етан, водород (0,2%) и въглероден диоксид. Наличието на метан е определено още през 1944 г. с помощта на инфрачервена спектрометрия.

Повърхността на Титан е покрита с облаци. В изображенията, предадени от Вояджър 1 през 1980 г., облаците са предимно оранжеви на цвят. Това означава наличието на органични молекули в тях, което е съвсем разбираемо предвид наличието на метан в атмосферата. Метанът е парников газ и облаци, съдържащи метан, покриват повърхността на Титан. Визуалните наблюдения на Титан са много трудни. Някои изследователи предполагат, че студът цари само във външните слоеве на атмосферата и може да има други условия на повърхността, включително такива, при които е възможен живот на протеини.

Имаше предположение за сходството на титаничната атмосфера с атмосферата, която преди това е съществувала на Земята. Това предположение имаше известна основа, т.к в съвременната атмосфера на Земята, както и в атмосферата на Титан, основният компонент е молекулярният азот.

Мистерията на повърхността на Титан

Панорамна гледка на повърхността на Титан от космическия кораб Хюйгенс

Мистерията на повърхността на Титан преследва учените. Астрономите и особено биолозите и палеоклиматолозите искаха да научат повече за небесното тяло, на което (какво ако!) може да бъде открит протеинов живот. Какво има под слоя облаци: океан или твърда повърхност? Ако е океан, тогава с какво е пълен - с вода? етан? Отговорите на тези въпроси не трябваше да чакат дълго. През 1997 г. НАСА, съвместно с Европейската космическа агенция, завърши разработването на проекта Касини-Хюйгенс и междупланетната сонда Касини с атмосферната сонда Хюйгенс, изстреляна към Титан. През юли 2004 г. сондата Хюйгенс се отдели от космическия кораб Касини, навлезе в облачната атмосфера на Титан и кацна на повърхността му. Информацията, която сондата Хюйгенс предаде на Земята, не остави шанс на изследователите, които мечтаеха да намерят поне следи от биологична активност на Титан. За пореден път се убеждаваме, че в Слънчевата система, а може би и в цялата ни Галактика и дори в хиляди такива галактики, живот не съществува никъде, освен на нашата красива малка планета Земя. Повърхността на Титан, както и атмосферата му, се оказаха изключително студени със средна повърхностна температура минус 178°C. На повърхността му има много езера, но те естествено не са пълни с вода, може би са съединения на метан или етан с други вещества.

Проучването на Титан продължава. Към днешна дата повече от 60% от повърхността на Титан е картографирана. Езерата заемат около 14% от общата изследвана площ. Плътността на веществото на Титан (смес от скала и лед) е около 1,88 g/cm³, което е най-високата плътност сред спътниците на Сатурн. Титан представлява повече от 95% от масата на всички спътници на Сатурн. Масата на Титан е 1,345 × 10 23 кг. Ускорението на гравитацията е 1,352 (m/s²), т.е. гравитацията е около седем пъти по-малка от тази на Земята.

© Владимир Каланов,
"Знанието е сила"

Уважаеми посетители!

Вашата работа е деактивирана JavaScript. Моля, активирайте скриптове във вашия браузър и ще ви се отвори пълната функционалност на сайта!

Понякога нашата синя Земя се нарича океанска планета. Но това име съответства в по-голяма степен на доста интересния спътник на Сатурн Титан. На него е открита вода, покриваща повърхността му с безкраен океан. Може би точно там, под оранжевата атмосфера и под дебела ледена кора, в дълбините на студените води, се появява живот?

Титан е втората по големина луна в Слънчевата система с диаметър 5152 километра. Само спътникът на Юпитер Ганимед (диаметър 5268 километра) го надвишава по размер. Титан обикаля около Сатурн по леко елиптична орбита, а самата му орбита минава зад известните пръстени на гигантската планета. Този интересен спътник на Сатурн е открит от холандския астроном Кристиан Хюйгенс през 1655 г., а името „Титан“ става общоизвестно и прието едва през 1847 г., когато е публикувана статия на Джон Хершел, който предлага това име за най-големия спътник на Сатурн .

Подобно на нашата Луна, Титан проявява феномена на синхронно въртене спрямо Сатурн, тоест винаги е обърнат към планетата с една страна. Той обикаля гиганта за 15 дни, 22 часа и 41 минути, като прави точно един оборот около оста си на въртене. Този баланс на времето възниква поради приливни явления, които се случват на сателита поради гравитационните сили.

Космическият кораб Voyager изследва Титан за първи път, видя неговата плътна и непрозрачна атмосфера и точно измери диаметъра му. В резултат на това се оказа геологично активно небесно тяло - ядрото на Титан затопля спътника отвътре, а външният слой на ледената "кора", разположен под 400-километрова атмосфера, се охлажда до -180 °C ! В самата атмосфера лъвският дял е азот, кислородът напълно отсъства, а също така има примеси от аргон и метан.

Мисията "Касини" прелетя покрай Титан шест пъти и го изследва в детайли от 2006 до 2011 г. Формата на повърхността на спътника се променя, докато преминава през неговата орбита - тъй като орбитата е елипсовидна, в моментите на минимално приближаване до Сатурн Титан става леко "удължен" поради приливни гърбици, а на максимално разстояние - почти сферичен. В същото време приливните гърбици, променящи диаметъра на спътника, го увеличиха с почти 10 метра! Това означава, че под твърдата кора има лесно подвижен слой.

Най-вероятно това е вода и цял „титаничен“ океан! Тя може да бъде изключително дълбока и да се простира до 200 километра дълбочина от „кора“ с дебелина 50 километра. Проявите на вулканизъм могат да бъдат източници на метан, намиращ се в големи количества в горната атмосфера на спътника.

Това трябва да доведе до парников ефект и повишаване на температурата в атмосферата на сателита. Но в долните слоеве има гъста оранжева мъгла, състояща се от органични молекули, която абсорбира добре слънчевата радиация и освобождава инфрачервена радиация от повърхността. Този "антипарников" ефект охлажда повърхността на Титан с около 10 градуса.

Климатът на Титан е истински пъзел за климатолозите. Каква е ролята на метана, спътник на петролните полета на Земята, във формирането на „титанично“ време? Предполага се, че моретата от този втечнен газ могат да се люлеят върху ледената си „кора“, да се изпаряват и кондензират в облаци и да валят метан върху повърхността.

Въпреки това, този метанов цикъл в атмосферата на спътника трябва да се попълва от дълбоки източници (подобно на водния цикъл на Земята). Трябва да се отбележи, че метанът е летливо и нестабилно химично съединение, поради което в атмосферата са открити множество варианти на органични молекули. Спускаемият модул Huygens направи възможно създаването на модел на циркулацията на атмосферата на Титан. Въпреки това, не всички мистерии на мистериозния спътник на Сатурн са решени - много от тях все още чакат тези, които могат да им дадат изчерпателни отговори.

Дълго време се смяташе, че нашата синя планета е единственото място в Слънчевата система, където има условия за съществуване на форми на живот. Всъщност се оказва, че близкият космос не е толкова безжизнен. Днес можем спокойно да кажем, че в обсега на земляните има светове, които в много отношения са подобни на нашата родна планета. Това се доказва от интересни факти, получени в резултат на изследване на околностите на газовите гиганти Юпитер и Сатурн. Разбира се, няма реки или езера с бистра и чиста вода и тревата не е зелена в безкрайните равнини, но при определени условия човечеството би могло да започне да ги развива. Един такъв обект в Слънчевата система е Титан, най-големият спътник на Сатурн.

Представяне на най-голямата луна на Сатурн

Титан днес тревожи и занимава умовете на астрономическата общност, въпреки че съвсем наскоро гледахме на това небесно тяло, подобно на други подобни обекти в Слънчевата система, без особен ентусиазъм. Само благодарение на полетите на междупланетни космически сонди беше открито, че на това небесно тяло съществува течна материя. Оказва се, че недалеч от нас има свят с морета и океани, с твърда повърхност, обвита в плътна атмосфера, много напомняща по структура въздушната обвивка на земята. Размерът на спътника на Сатурн също е внушителен. Диаметърът му е 5152 км, на 273 км. повече от това на Меркурий, първата планета от Слънчевата система.

По-рано се смяташе, че диаметърът на Титан е 5550 км. По-точни данни за размера на спътника са получени в наше време, благодарение на полетите на космическия кораб "Вояджър 1" и мисията на сондата "Касини-Хюйгенс". Първият апарат успя да открие плътна атмосфера на сателита, а експедицията на Касини направи възможно измерването на дебелината на въздушно-газовата обвивка, която е повече от 400 км.

Масата на Титан е 1,3452·10²³ kg. По този показател той отстъпва на Меркурий, както и по плътност. Далечното небесно тяло има ниска плътност - само 1,8798 g/cm³. Тези данни показват, че структурата на спътника на Сатурн е значително различна от структурата на планетите от земната група, които са с порядък по-масивни и по-тежки. В системата на Сатурн това е най-голямото небесно тяло, чиято маса е 95% от масата на останалите 61 известни спътника на газовия гигант.

Местоположението на най-големия Титан също е удобно. Той се движи в орбита с радиус 1 221 870 km със скорост 5,57 km/s и е извън пръстените на Сатурн. Орбитата на това небесно тяло има почти кръгла форма и е в същата равнина като екватора на Сатурн. Орбиталният период на Титан около планетата-майка е почти 16 дни. Освен това в този аспект Титан е идентичен с нашата Луна, която се върти около собствената си ос синхронно със своя собственик. Сателитът винаги е обърнат към планетата майка с една страна. Орбиталните характеристики на най-голямата луна на Сатурн гарантират, че сезоните на нея се променят, но поради значителното разстояние на тази система от Слънцето, сезоните на Титан са доста дълги. Последният летен сезон на Титан приключи през 2009 г.

По своите размери и маса той е подобен на другите два най-големи спътника на Слънчевата система - Ганимед и Калисто. Такива големи размери показват планетарна теория за произхода на тези небесни тела. Това се потвърждава от повърхността на спътника, върху която има следи от активна вулканична дейност, което е характерна черта на планетите от земния тип.

За първи път беше получена снимка на повърхността на спътника на Сатурн с помощта на сондата Хюйгенс, която безопасно кацна на повърхността на този небесен обект на 14 януари 2005 г. Вече един бърз поглед към снимките дава всички основания да се смята, че пред земляните се разкрива нов мистериозен свят, живеещ свой собствен космически живот. Това не е Луната, безжизнена и пуста. Това е свят на вулкани и метанови езера. Смята се, че под повърхността има огромен океан, вероятно състоящ се от течен амоняк или вода.

Кацане на Хюйгенс

История на откриването на Титан

Галилей е първият, който се досеща за съществуването на луните на Сатурн. Без техническата възможност да наблюдава толкова далечни обекти, Галилей предсказва тяхното съществуване. Едва Хюйгенс, който вече разполага с мощен телескоп, способен да увеличава обектите 50 пъти, започва да изследва Сатурн. Именно той успя да открие толкова голямо небесно тяло, въртящо се около пръстеновиден газов гигант. Това събитие се случи през 1655 г.

Името на новото небесно тяло обаче трябваше да почака. Първоначално учените се съгласиха да кръстят откритото небесно тяло в чест на своя откривател. След като италианците Касини откриха други спътници на газовия гигант, те се съгласиха да номерират новите небесни тела от системата на Сатурн.

Тази идея не беше продължена, тъй като впоследствие бяха открити други обекти в близост до Сатурн.

Нотацията, която използваме днес, е предложена от англичанина Джон Хершел. Беше договорено най-големите сателити да носят митологични имена. Благодарение на размера си Титан е на първо място в този списък. Останалите седем големи спътника на Сатурн получиха имена, съзвучни с имената на титаните.

Атмосферата на Титан и нейните характеристики

Сред небесните тела на Слънчевата система Титан има може би най-любопитната въздушна обвивка. Атмосферата на спътника се оказа плътен слой от облаци, който дълго време пречеше на визуален достъп до самата повърхност на небесното тяло. Плътността на въздушно-газовия слой е толкова висока, че атмосферното налягане на повърхността на Титан е 1,6 пъти по-високо от земните параметри. В сравнение с въздушната обвивка на Земята, атмосферата на Титан има значителна дебелина.

Основният компонент на титановата атмосфера е азотът, чийто дял е 98,4%. Приблизително 1,6% идват от аргон и метан, които се намират главно в горните слоеве на въздушната обвивка. С помощта на космически сонди в атмосферата са открити и други газообразни съединения:

  • ацетилен;
  • метил ацетилен;
  • диацетилен;
  • етан;
  • пропан;
  • въглероден двуокис.

Цианид, хелий и въглероден окис присъстват в малки количества. В атмосферата на Титан не е открит свободен кислород.

Въпреки такава висока плътност на въздушно-газовата обвивка на спътника, липсата на силно магнитно поле се отразява в състоянието на повърхностните слоеве на атмосферата. Горните слоеве на атмосферата са изложени на слънчев вятър и космическа радиация. Азотът (N) реагира под въздействието на тези фактори, образувайки редица интересни азотсъдържащи съединения. Повечето от някои съединения се утаяват на повърхността на сателита, придавайки му леко оранжев оттенък. Интересна е и историята с метана. Неговият състав в атмосферата на Титан е стабилен, въпреки че поради външни влияния този лек газ може да се е изпарил отдавна.

Разглеждайки атмосферата на сателита слой по слой, можете да забележите интересна подробност. Въздушната обвивка на Титан е опъната във височина и ясно разделена на два слоя - приповърхностен и височинен. Тропосферата започва на надморска височина от 35 км. и завършва с тропопауза на височина 50 км. Има постоянно ниски температури от -170⁰ C. Освен това, с надморска височина, температурата пада до -120 градуса по Целзий. Йоносферата на Титан започва на височина 1000-1200 км.

Предполага се, че този състав на атмосферата на Титан се дължи на активното му вулканично минало. Въздушните слоеве, наситени с амонячни пари, под въздействието на космическата ултравиолетова радиация, се разлагат на азот и водород, а други компоненти са следствие от физикохимични реакции. Тъй като е по-тежък, азотът потъва и става основният компонент на титановата атмосфера. Водородът, поради слабите гравитационни сили на спътника, се изпари в открития космос.

Слоевете на атмосферата на Титан и взаимодействието на нейния химичен състав с магнитното поле на небесното тяло допринасят за това спътникът да има собствен климат. Сезоните на Титан се променят като сезоните на Земята. Във време, когато едната страна на спътника е обърната към Слънцето, Титан се потапя в лятото. В атмосферата му бушуват бури и урагани. Въздушните слоеве, нагрявани от слънчева светлина, са в постоянна конвекция, генерирайки силни ветрове и значителни движения на облачни маси. На надморска височина от 30 km скоростта на вятъра достига 30 m/s. Колкото по-високо е, толкова по-интензивна и мощна е турбулентността на въздушните маси. За разлика от Земята, облачните маси на Титан са концентрирани в полярните региони.

Концентрацията на метан в горните слоеве на атмосферата обяснява повишаването на температурата на повърхността на спътника поради парниковия ефект. Наличието на органични молекули във въздушните маси обаче позволява на ултравиолетовата светлина свободно да прониква и в двете посоки, охлаждайки повърхностния слой на титановата кора. Температурата на повърхността е -180⁰С. Разликата между температурите на полюсите и на екватора е незначителна - само 3 градуса.

Високото налягане и ниските температури карат водните молекули в атмосферата на сателита да се изпарят напълно (замръзнат).

Структурата на спътника: от външната обвивка до ядрото

Предположенията и догадките за структурата на толкова голямо небесно тяло се основават главно на данни от наземни оптични наблюдения. Плътната атмосфера на Титан наклони учените към хипотезата, че газовият състав на спътника е подобен на състава на планетата-майка. След полетите на космическите сонди Pioneer 11 и Voyager 2 обаче стана ясно, че имаме работа с небесно тяло, чиято структура е солидна и стабилна.

Днес се смята, че Титан има кора, подобна на земната. Диаметърът на ядрото е приблизително 3400 км, което е повече от половината от диаметъра на небесното тяло. Между ядрото и кората има леден слой, който се различава по състав. Вероятно на определени дълбочини ледът се трансформира в течна структура. Сравнението на изображения, направени от космическия кораб "Касини" с разлика от две години, показва наличието на изместване на повърхностния слой на сателита. Тази информация даде основание на учените да смятат, че повърхността на сателита лежи върху течен слой, който се състои от вода и разтворен амоняк. Изместването на земната кора се дължи на взаимодействието на гравитационните сили и атмосферната циркулация.

Съставът на Титан е смес от лед и силикатни скали в равни пропорции, което е много подобно на вътрешната структура на Ганимед и Тритон. Въпреки това, поради наличието на плътна въздушна обвивка, структурата на спътника има своите различия и специфики.

Основни характеристики на далечния спътник

Само наличието на атмосфера на Титан го прави уникален и интересен за по-нататъшно изследване. Друго нещо е, че основният акцент на далечния сателит на Сатурн е наличието на големи обеми течност върху него. Тази провалена планета се характеризира с езера и морета, в които вместо вода се плискат вълни от метан и етан. Сателитът има натрупвания от космически лед на повърхността си, който дължи произхода си на вода и амоняк.

Доказателство за съществуването на течна материя на повърхността на Титан идва от снимки на огромен басейн, площ по-голяма от размера на Каспийско море. Огромното море от течни въглеводороди се нарича Кракеново море. По своя състав това е огромен естествен резервоар на втечнени газове: етан, пропан и метан. Друго голямо натрупване на течност на Титан е морето Лигея. Повечето от езерата са концентрирани в северното полукълбо на Титан, което значително увеличава отразяващата способност на далечното небесно тяло. След мисията на Касини стана ясно, че повърхността е 30-40% покрита с течна материя, събрана в естествени морета и езера.

Такова огромно количество метан и етан, които са в замръзнало състояние, допринася за развитието на определени форми на живот. Не, това няма да са познати земни организми, но при такива условия на Титан може да съществуват живи организми. На сателита има достатъчно компоненти и химикали за образуването на организми и тяхното последващо съществуване.

Хронология на съвременните изследвания на Титан

Всичко започна със скромна мисия на американската сонда Pioneer 11, която през 1979 г. успя да предостави на учените първите изображения на далечен спътник. Дълго време информацията, получена от борда на Pioneer, не представляваше особен интерес за астрофизиците. Напредъкът в изучаването на покрайнините на Сатурн дойде след посещенията на Вояджъри в този регион на Слънчевата система, които предоставиха по-подробни изображения на спътника, направени от разстояние 5000 км. Учените са получили по-точни данни за размера на този гигант и версията за съществуването на плътна атмосфера на сателита е потвърдена.

Полетът на пионера

Инфрачервените изображения, направени от космическия телескоп Хъбъл, предоставиха на учените информация за състава на атмосферата на сателита. За първи път бяха идентифицирани светли и тъмни области на планетарния диск, чиято природа остава неизвестна. За първи път се роди теория, че повърхността на Титан е покрита на места с лед, което увеличава отразяващата способност на небесното тяло.

Успехът в областта на изследванията дойде с информацията, получена от автоматичната междупланетна станция "Касини". Стартирала през 1997 г., мисията "Касини" е цялостна разработка на ESA в НАСА. Сатурн се превърна в основен фокус на изследванията, но неговите спътници не останаха незабелязани. Така че, за да се изследва Титан, програмата на полета включваше етапа на кацане на сондата Хюйгенс на повърхността на спътника на Сатурн. Това устройство, създадено с усилията на специалисти от НАСА и италианската космическа агенция, чийто екип реши да отпразнува годишнината на своя славен сънародник Джовани Касини, трябваше да се спусне на повърхността на Титан.

Касини в орбита на Сатурн

Касини продължи работата си в околностите на Сатурн в продължение на 4 години. През това време космическият кораб лети близо до Титан двадесет пъти, като непрекъснато получава нови данни за спътника и неговото поведение. Само едно кацане на сондата Хюйгенс на Титан, което се състоя на 14 март 2007 г., се счита за голям успех на цялата мисия. Въпреки това, предвид техническите възможности на станцията "Касини" и големия й потенциал, беше решено да продължат изследванията на Сатурн и неговите луни до 2017 г.

Полетът на Касини и кацането на Хюйгенс предоставиха на учените изчерпателна информация за това какво всъщност представлява Титан. Снимки и видеоклипове на повърхността на спътника на Сатурн показаха, че горните слоеве на кората са смес от мръсотия и газов лед. Основните почвени фрагменти са камъни и камъчета. Пейзажът на Титан е редуване на скалисти планини и низини. По време на кацането бяха направени снимки на пейзажа, в които речните корита и бреговата линия бяха ясно маркирани.

Снимка на Титан от Хюйгенс

Титан днес и утре

Не е известно как ще завърши по-нататъшното проучване на най-големия сателит. Очаква се условията, създадени в земните лаборатории, подобни на тези, които съществуват на Титан, да хвърлят светлина върху възможността за съществуване на форми на живот. Все още не са планирани полети на космически сонди до този регион на космоса. Получената информация е достатъчна за симулиране на Титан в земни условия. Времето ще покаже колко полезни ще бъдат тези изследвания. Остава само да чакаме и да се надяваме, че Титан ще разкрие своите тайни в бъдеще, давайки надежда за неговото развитие.

Три изгледа на спътника на Сатурн Титан от космическия кораб Касини. Отляво: Естествен цвят, създаден от изображения, направени с помощта на три филтъра, чувствителни към червена, зелена и виолетова светлина. така Титан ще се появи на човешкото око. Център: Близко инфрачервено изображение, показващо повърхността. Вдясно: Фалшива цветова композиция от едно видимо изображение и две инфрачервени. Появяват се зелени зони, където Касини може да види повърхността; червеното представлява области, разположени в стратосферата на Титан. Посетен на 16 април 2005 г. на разстояния от 168 200 до 173 000 km. Източник: NASA/JPL

Снимка на Титан от Вояджър 2, направена на 23 август 1981 г. от разстояние 2,3 милиона км. Южното полукълбо изглежда по-светло, с ясно видима ивица на екватора и тъмна яка на северния полюс. Всички тези ленти са свързани с циркулацията на облаците в атмосферата на Титан. Източник: NASA/JPL

Сравнение на размерите на Земята и Титан