Dugo se vremena vjerovalo da je naš plavi planet jedino mjesto u Sunčevom sustavu gdje postoje uvjeti za postojanje oblika života. Zapravo, ispada da bliski svemir i nije tako beživotan. Danas sa sigurnošću možemo reći da u dosegu Zemljana postoje svjetovi koji su u mnogočemu slični našem matičnom planetu. O tome svjedoče zanimljive činjenice dobivene kao rezultat istraživanja okoline plinovitih divova Jupitera i Saturna. Naravno, nema rijeka ni jezera s bistrom i čistom vodom, niti trava zeleni na beskrajnim ravnicama, ali pod određenim uvjetima čovječanstvo bi ih moglo početi razvijati. Jedan takav objekt u Sunčevom sustavu je Titan, najveći Saturnov satelit.

Prikaz Saturnovog najvećeg mjeseca

Titan danas zabrinjava i zaokuplja umove astronomske zajednice, iako smo nedavno ovo nebesko tijelo, kao i druge slične objekte u Sunčevom sustavu, gledali bez previše oduševljenja. Tek zahvaljujući letovima međuplanetarnih svemirskih sondi otkriveno je da na ovom nebeskom tijelu postoji tekuća materija. Ispostavilo se da nedaleko od nas postoji svijet s morima i oceanima, s čvrstom površinom, obavijen gustom atmosferom, koja po strukturi vrlo podsjeća na Zemljinu zračnu školjku. Impresivna je i veličina Saturnovog mjeseca. Promjer mu je 5152 km, sa 273 km. više od Merkura, prvog planeta Sunčevog sustava.

Ranije se vjerovalo da je promjer Titana 5550 km. Točniji podaci o veličini satelita dobiveni su u naše vrijeme, zahvaljujući letovima svemirske letjelice Voyager 1 i misiji sonde Cassini-Huygens. Prvi aparat je uspio detektirati gustu atmosferu na satelitu, a ekspedicija Cassini omogućila je mjerenje debljine zračno-plinske ljuske koja iznosi više od 400 km.

Masa Titana je 1,3452·10²³ kg. U ovom pokazatelju je inferioran od Merkura, kao iu gustoći. Daleko nebesko tijelo ima nisku gustoću - samo 1,8798 g/cm³. Ovi podaci sugeriraju da se struktura Saturnovog satelita značajno razlikuje od strukture zemaljskih planeta, koji su za red veličine masivniji i teži. U sustavu Saturn, to je najveće nebesko tijelo, čija je masa 95% mase ostalih 61 poznatih mjeseca plinovitog diva.

Pogodan je i položaj najvećeg Titana. Kreće se orbitom polumjera 1.221.870 km brzinom od 5,57 km/s i nalazi se izvan Saturnovih prstenova. Orbita ovog nebeskog tijela ima gotovo kružni oblik i nalazi se u istoj ravnini sa Saturnovim ekvatorom. Titanov orbitalni period oko matičnog planeta iznosi gotovo 16 dana. Štoviše, u ovom aspektu Titan je identičan našem Mjesecu, koji se okreće oko vlastite osi sinkrono sa svojim vlasnikom. Satelit je uvijek jednom stranom okrenut prema matičnoj planeti. Orbitalne karakteristike najvećeg Saturnovog mjeseca osiguravaju izmjenu godišnjih doba na njemu, no zbog znatne udaljenosti ovog sustava od Sunca, godišnja doba na Titanu su dosta duga. Posljednja ljetna sezona na Titanu završila je 2009. godine.

Po svojoj veličini i masi sličan je druga dva najveća satelita Sunčevog sustava - Ganimedu i Kalistu. Takve velike veličine ukazuju na planetarnu teoriju podrijetla ovih nebeskih tijela. To potvrđuje i površina satelita na kojoj se nalaze tragovi aktivne vulkanske aktivnosti, što je karakteristično za planete terestričkog tipa.

Prvi put je fotografija površine Saturnovog satelita dobivena pomoću sonde Huygens koja je 14. siječnja 2005. godine sigurno sletjela na površinu ovog nebeskog objekta. Već letimičan pogled na fotografije davao je sve razloge za vjerovanje da se pred zemljanima otvara novi tajanstveni svijet koji živi vlastitim kozmičkim životom. Ovo nije Mjesec, beživotan i napušten. Ovo je svijet vulkana i metanskih jezera. Vjeruje se da se ispod površine nalazi golemi ocean koji se vjerojatno sastoji od tekućeg amonijaka ili vode.

Huygensovo slijetanje

Povijest otkrića Titana

Galileo je bio prvi koji je pogodio postojanje Saturnovih mjeseca. Bez tehničke mogućnosti promatranja tako udaljenih objekata, Galileo je predvidio njihovo postojanje. Tek je Huygens, koji je već imao snažan teleskop koji je mogao povećati objekte 50 puta, počeo istraživati ​​Saturn. Upravo je on uspio otkriti tako veliko nebesko tijelo koje se okreće oko plinovitog diva s prstenom. Ovaj događaj se zbio 1655. godine.

Međutim, ime novog nebeskog tijela moralo je pričekati. U početku su se znanstvenici složili da će otkriveno nebesko tijelo nazvati u čast svog otkrivača. Nakon što je talijanski Cassini otkrio druge satelite plinovitog diva, dogovorili su se da numeriraju nova nebeska tijela Saturnovog sustava.

Ova ideja nije nastavljena jer su naknadno otkriveni drugi objekti u blizini Saturna.

Oznaku koju danas koristimo predložio je Englez John Herschel. Dogovoreno je da najveći sateliti nose mitološka imena. Zahvaljujući svojoj veličini, Titan je prvi na ovoj listi. Preostalih sedam velikih satelita Saturna dobilo je imena u skladu s imenima titana.

Atmosfera Titana i njezine karakteristike

Među nebeskim tijelima Sunčevog sustava, Titan ima možda najzanimljiviju zračnu ovojnicu. Pokazalo se da je atmosfera satelita gusti sloj oblaka koji je dugo vremena onemogućavao vizualni pristup samoj površini nebeskog tijela. Gustoća sloja zrak-plin je toliko visoka da je atmosferski tlak na površini Titana 1,6 puta veći od zemaljskih parametara. U usporedbi sa Zemljinim zračnim omotačem, atmosfera na Titanu ima značajnu debljinu.

Glavna komponenta atmosfere titana je dušik, čiji udio iznosi 98,4%. Otprilike 1,6% dolazi od argona i metana, koji se uglavnom nalaze u gornjim slojevima zračnog omotača. Uz pomoć svemirskih sondi u atmosferi su otkriveni i drugi plinoviti spojevi:

• acetilen;
• metil acetilen;
• diacetilen;
• etan;
• propan;
• ugljični dioksid.

Cijanid, helij i ugljikov monoksid prisutni su u malim količinama. U Titanovoj atmosferi nije otkriven slobodni kisik.

Unatoč tako visokoj gustoći zračno-plinskog omotača satelita, nepostojanje jakog magnetskog polja odražava se na stanje površinskih slojeva atmosfere. Gornji slojevi atmosfere izloženi su sunčevom vjetru i kozmičkom zračenju. Dušik (N) reagira pod utjecajem ovih čimbenika, stvarajući brojne zanimljive spojeve koji sadrže dušik. Većina nekih spojeva taloži se na površini satelita, dajući mu blago narančastu nijansu. Zanimljiva je i priča s metanom. Njegov sastav u Titanovoj atmosferi je stabilan, iako je zbog vanjskih utjecaja ovaj lagani plin mogao davno ispariti.

Gledajući sloj po sloj atmosfere satelita, možete primijetiti zanimljiv detalj. Zračna ljuska na Titanu rastegnuta je u visinu i jasno podijeljena u dva sloja - pripovršinski i visinski. Troposfera počinje na visini od 35 km. a završava tropopauzom na visinama od 50 km. Konstantno su niske temperature od -170⁰ C. Nadalje, s nadmorskom visinom temperatura pada do -120 stupnjeva Celzijusa. Titanova ionosfera počinje na visini od 1000-1200 km.

Pretpostavlja se da je ovakav sastav Titanove atmosfere rezultat njegove aktivne vulkanske prošlosti. Slojevi zraka zasićeni parama amonijaka, pod utjecajem kozmičkog ultraljubičastog zračenja, raspadaju se na dušik i vodik, a ostale komponente su posljedica fizikalno-kemijskih reakcija. Budući da je bio teži, dušik je potonuo i postao glavna komponenta atmosfere titana. Vodik je, zbog slabih gravitacijskih sila satelita, ispario u svemir.

Slojevi Titanove atmosfere i interakcija njezinog kemijskog sastava s magnetskim poljem nebeskog tijela pridonose tome da satelit ima vlastitu klimu. Godišnja doba na Titanu se mijenjaju poput godišnjih doba na Zemlji. U vrijeme kada je jedna strana satelita okrenuta prema Suncu, Titan uranja u ljeto. U njegovoj atmosferi bjesne oluje i uragani. Slojevi zraka zagrijani sunčevom svjetlošću su u stalnoj konvekciji, stvarajući jake vjetrove i značajna kretanja oblačnih masa. Na visinama od 30 km, brzina vjetra dostiže 30 m/s. Što je viši, turbulencija zračnih masa je intenzivnija i snažnija. Za razliku od Zemlje, mase oblaka na Titanu su koncentrirane u polarnim područjima.

Koncentracija metana u gornjoj atmosferi objašnjava povećanje temperature na površini satelita zbog efekta staklenika. Međutim, prisutnost organskih molekula u zračnim masama omogućuje ultraljubičastom svjetlu da slobodno prodire u oba smjera, hladeći površinski sloj titanove kore. Temperatura površine je -180⁰S. Razlika između temperatura na polovima i na ekvatoru je beznačajna - samo 3 stupnja.

Visoki tlak i niske temperature uzrokuju potpuno isparavanje (smrzavanje) molekula vode u atmosferi satelita.

Struktura satelita: od vanjske ljuske do jezgre

Pretpostavke i nagađanja o strukturi tako velikog nebeskog tijela uglavnom su se temeljile na podacima iz zemaljskih optičkih promatranja. Gusta atmosfera Titana nagnala je znanstvenike na hipotezu da je sastav plina satelita sličan sastavu matičnog planeta. No, nakon letova svemirskih sondi Pioneer 11 i Voyager 2 postalo je jasno da je riječ o nebeskom tijelu čija je struktura čvrsta i stabilna.

Danas se vjeruje da Titan ima koru sličnu Zemljinoj. Promjer jezgre je otprilike 3400 km, što je više od polovine promjera nebeskog tijela. Između jezgre i kore nalazi se sloj leda različitog sastava. Vjerojatno se na određenim dubinama led pretvara u tekuću strukturu. Usporedba slika snimljenih svemirskom letjelicom Cassini s razlikom od dvije godine pokazala je prisutnost pomaka površinskog sloja satelita. Ove informacije dale su znanstvenicima razlog da vjeruju da se površina satelita nalazi na tekućem sloju koji se sastoji od vode i otopljenog amonijaka. Pomicanje kore uzrokovano je međudjelovanjem gravitacijskih sila i atmosferske cirkulacije.

Sastav Titana je mješavina leda i silikatnih stijena u jednakim omjerima, što je vrlo slično unutarnjoj strukturi Ganimeda i Tritona. Međutim, zbog prisutnosti guste zračne ljuske, struktura satelita ima svoje razlike i specifičnosti.

Glavne karakteristike udaljenog satelita

Sama prisutnost atmosfere na Titanu čini ga jedinstvenim i zanimljivim za daljnje proučavanje. Još jedna stvar je da je glavni vrhunac dalekog Saturnovog satelita prisutnost velikih količina tekućine na njemu. Ovaj propali planet karakteriziraju jezera i mora, u kojima umjesto vode zapljuskuju valovi metana i etana. Satelit ima nakupine svemirskog leda na svojoj površini, koji svoj nastanak duguje vodi i amonijaku.

Dokazi o postojanju tekuće tvari na površini Titana došli su iz fotografija ogromnog bazena, površine veće od veličine Kaspijskog jezera. Ogromno more tekućih ugljikovodika naziva se Krakenovo more. Po svom sastavu to je ogroman prirodni rezervoar ukapljenih plinova: etana, propana i metana. Još jedna velika nakupina tekućine na Titanu je more Ligeia. Većina jezera koncentrirana je na sjevernoj hemisferi Titana, što uvelike povećava refleksiju udaljenog nebeskog tijela. Nakon misije Cassini postalo je jasno da je površina 30-40% prekrivena tekućom tvari prikupljenom u prirodnim morima i jezerima.

Tako ogromna količina metana i etana, koji su u zamrznutom stanju, pridonosi razvoju određenih oblika života. Ne, to neće biti poznati zemaljski organizmi, ali u takvim uvjetima živi organizmi na Titanu mogu postojati. Na satelitu ima dovoljno komponenti i kemikalija za formiranje organizama i njihovo daljnje postojanje.

Vremenska crta suvremenog istraživanja Titana

Sve je počelo skromnom misijom američke sonde Pioneer 11 koja je 1979. uspjela znanstvenicima dati prve slike udaljenog satelita. Dugo su informacije dobivene od Pioneerove ploče bile malo zainteresirane za astrofizičare. Napredak u proučavanju periferije Saturna došao je nakon posjeta Voyagera ovom području Sunčevog sustava, koji su pružili detaljnije slike satelita snimljene s udaljenosti od 5000 km. Znanstvenici su dobili točnije podatke o veličini ovog diva, a verzija o postojanju guste atmosfere satelita je potvrđena.

Let pionira

Infracrvene slike snimljene svemirskim teleskopom Hubble dale su znanstvenicima informacije o sastavu atmosfere satelita. Po prvi put su identificirana svijetla i tamna područja na planetarnom disku čija je priroda ostala nepoznata. Po prvi put je rođena teorija da je površina Titana na nekim mjestima prekrivena ledom, što povećava refleksivnost nebeskog tijela.

Uspjeh na polju istraživanja došao je s informacijama dobivenim s automatske međuplanetarne postaje Cassini. Lansirana 1997., misija Cassini je sveukupni razvoj ESA-e i NASA-e. Saturn je postao glavni fokus istraživanja, ali njegovi sateliti nisu prošli nezapaženo. Dakle, za proučavanje Titana, program leta uključivao je fazu slijetanja sonde Huygens na površinu Saturnovog satelita. Ovaj uređaj, stvoren naporima NASA-inih stručnjaka i talijanske svemirske agencije, čiji je tim odlučio proslaviti godišnjicu svog slavnog sunarodnjaka Giovannija Cassinija, trebao se spustiti na površinu Titana.

Cassini u orbiti oko Saturna

Cassini je nastavio svoj rad u blizini Saturna 4 godine. Tijekom tog vremena letjelica je letjela blizu Titana dvadeset puta, neprestano primajući nove podatke o satelitu i njegovom ponašanju. Samo jedno slijetanje sonde Huygens na Titan, koje se dogodilo 14. ožujka 2007., smatra se velikim uspjehom cijele misije. Unatoč tome, s obzirom na tehničke mogućnosti postaje Cassini i njezin veliki potencijal, odlučeno je nastaviti istraživanja Saturna i njegovih mjeseca do 2017. godine.

Let Cassinija i slijetanje Huygensa pružili su znanstvenicima sveobuhvatne informacije o tome što je Titan zapravo. Fotografije i video snimci površine Saturnovog mjeseca pokazali su da su gornji slojevi kore mješavina prljavštine i plinovitog leda. Glavni fragmenti tla su kamenje i šljunak. Titanov krajolik je izmjena surovih gorja i nizina. Tijekom slijetanja snimljene su fotografije krajolika na kojima su jasno označena riječna korita i obale.

Fotografija Titana iz Huygensa

Titan danas i sutra

Nije poznato kako će završiti daljnje proučavanje najvećeg satelita. Očekuje se da će uvjeti stvoreni u zemaljskim laboratorijima, slični onima koji postoje na Titanu, rasvijetliti mogućnost postojanja oblika života. Letovi svemirskih sondi u ovo područje svemira još nisu planirani. Dobivene informacije dovoljne su za simulaciju Titana u zemaljskim uvjetima. Vrijeme će pokazati koliko će te studije biti korisne. Možemo samo čekati i nadati se da će Titan u budućnosti otkriti svoje tajne, dajući nadu za njegov razvoj.

Titanij

© Vladimir Kalanov,
web stranica"Znanje je moć".

Deseci satelita kruže oko Saturna. Trenutno su poznata 53 imenovana satelita; oko desetak nebeskih tijela "čeka" potvrdu svojih putanja leta za uključivanje u satelitski sustav Saturna. Među njima se ističe najveći satelit - Titan, kojeg je, kao što je poznato, još 1655. otkrio Christian Huygens. Po veličini Titan zauzima drugo mjesto među svim satelitima Sunčevog sustava, iza Ganimeda, Jupiterovog satelita. Promjer Titana je 5150 km, tj. Ovaj satelit veći je od planeta Merkur, čiji je promjer 4878 km. Titanov orbitalni period oko Saturna je gotovo 16 dana (15 dana, 22 sata i 41 minuta). Titan je jednom stranom okrenut prema Saturnu, kao Mjesec prema Zemlji. Titan se kreće u svojoj orbiti na udaljenosti od 1.221.900 km od Saturna.

Unutarnja struktura Titana

Titan je od velikog interesa ne samo za astronome, već i za biologe, geologe i paleoklimatologe. Ali sve njih zanima ne samo i ne toliko veličina Titana i parametri njegove orbite, koliko atmosfera i površina ovog satelita.

Titan je jedini satelit u Sunčevom sustavu koji ima atmosferu. Gustoća Titanove atmosfere znatno je veća od gustoće Zemljine atmosfere, pa je tlak na površini Titana jedan i pol puta (1,5 bar) veći od Zemljinog. Temperatura na površini satelita kreće se od 90 do 100 K. Atmosfera se sastoji uglavnom od dušika (90-97%), prisutni su i metan (2-5%) i argon (oko 0-6%), ima tragovi etana, vodika ( 0,2%) i ugljičnog dioksida. Prisutnost metana utvrđena je već 1944. godine infracrvenom spektrometrijom.

Površina Titana prekrivena je oblacima. Na slikama koje je 1980. poslao Voyager 1, oblaci su pretežno narančaste boje. To znači prisutnost organskih molekula u njima, što je sasvim razumljivo s obzirom na prisutnost metana u atmosferi. Metan je staklenički plin, a oblaci koji sadrže metan prekrivaju Titanovu površinu. Vizualna promatranja Titana vrlo su teška. Neki su istraživači sugerirali da hladnoća vlada samo u vanjskim slojevima atmosfere, a na površini mogu postojati i drugi uvjeti, uključujući one pod kojima je moguć život proteina.

Postojala je pretpostavka o sličnosti titanske atmosfere s atmosferom koja je prije postojala na Zemlji. Ta je pretpostavka imala određenu osnovu, jer u modernoj atmosferi Zemlje, kao iu atmosferi Titana, glavna komponenta je molekularni dušik.

Misterij Titanove površine

Panoramski pogled na površinu Titana iz svemirske letjelice Huygens

Misterij Titanove površine proganja znanstvenike. Astronomi, a posebno biolozi i paleoklimatolozi željeli su saznati više o nebeskom tijelu na kojem (što ako!) može biti otkriven proteinski život. Što je tamo, ispod sloja oblaka: ocean ili čvrsta površina? Ako je to ocean, čime je onda ispunjen - vodom? etan? Na odgovore na ova pitanja nije se dugo čekalo. Godine 1997. NASA je zajedno s Europskom svemirskom agencijom dovršila razvoj projekta Cassini-Huygens i međuplanetarne sonde Cassini s atmosferskom sondom Huygens lansiranom prema Titanu. U srpnju 2004. sonda Huygens odvojila se od letjelice Cassini, ušla u Titanovu oblačnu atmosferu i sletjela na njegovu površinu. Informacije koje je sonda Huygens poslala na Zemlju nisu ostavile nikakve šanse istraživačima koji su sanjali da na Titanu pronađu barem tragove biološke aktivnosti. Još jednom smo se uvjerili da u Sunčevom sustavu, a možda i u cijeloj našoj Galaksiji pa čak i u tisućama takvih galaksija, život ne postoji nigdje osim na našoj prekrasnoj maloj planeti Zemlji. Površina Titana, kao i njegova atmosfera, pokazala se iznimno hladnom, s prosječnom površinskom temperaturom od minus 178°C. Na njegovoj površini ima mnogo jezera, ali ona prirodno nisu ispunjena vodom, možda su spojevi metana ili etana s drugim tvarima.

Proučavanje Titana se nastavlja. Do danas je mapirano više od 60% Titanove površine. Jezera zauzimaju oko 14% ukupne istražene površine. Gustoća Titanove tvari (mješavine kamena i leda) je oko 1,88 g/cm³, što je najveća gustoća među Saturnovim mjesecima. Titan čini više od 95% mase svih Saturnovih mjeseca. Masa Titana je 1,345 × 10 23 kg. Ubrzanje gravitacije je 1,352 (m/s²), tj. gravitacija je oko sedam puta manja nego na Zemlji.

© Vladimir Kalanov,
"Znanje je moć"

Poštovani posjetitelji!

Vaš rad je onemogućen JavaScript. Omogućite skripte u svom pregledniku i otvorit će vam se potpuna funkcionalnost stranice!

Ponekad se naša plava Zemlja naziva planetom oceana. Ali ovo ime u većoj mjeri odgovara prilično zanimljivom Saturnovom satelitu Titanu. Na njemu je otkrivena voda koja je njegovu površinu prekrivala beskrajnim oceanom. Možda baš sada, pod narančastom atmosferom i pod debelom ledenom korom, u dubinama hladnih voda, nastaje život?

Titan je drugi najveći mjesec u Sunčevom sustavu, s promjerom od 5152 kilometra. Veličinom ga premašuje samo Jupiterov mjesec Ganimed (promjer 5268 kilometara). Titan kruži oko Saturna u blago eliptičnoj orbiti, a sama njegova orbita prolazi iza poznatih prstenova divovskog planeta. Ovaj zanimljiv Saturnov satelit otkrio je nizozemski astronom Christiaan Huygens 1655. godine, a naziv “Titan” postao je općepoznat i prihvaćen tek 1847. godine, kada je objavljen članak Johna Herschela koji je predložio ovo ime za najveći Saturnov satelit. .

Kao i naš Mjesec, Titan pokazuje fenomen sinkrone rotacije u odnosu na Saturn, odnosno uvijek je jednom stranom okrenut prema planetu. Obiđe oko diva za 15 dana, 22 sata i 41 minutu, napravivši točno jedan krug oko svoje osi rotacije. Ova ravnoteža vremena nastaje zbog plimnih pojava koje se događaju na satelitu zbog gravitacijskih sila.

Svemirska letjelica Voyager po prvi je put istražila Titan, vidjela njegovu gustu i neprozirnu atmosferu i precizno izmjerila njegov promjer. Kao rezultat toga, pokazalo se da se radi o geološki aktivnom nebeskom tijelu - Titanova jezgra zagrijava satelit iznutra, a vanjski sloj ledene "kore", koji se nalazi ispod atmosfere od 400 kilometara, hladi se na -180 °C ! U samoj atmosferi lavovski udio je dušik, kisik je potpuno odsutan, a tu su i nečistoće argona i metana.

Misija Cassini proletjela je pored Titana šest puta i detaljno ga ispitala od 2006. do 2011. godine. Oblik površine satelita mijenjao se dok je prolazio kroz orbitu - budući da je orbita eliptična, u trenucima minimalnog približavanja Saturnu, Titan je zbog plimnih grba postao malo "izdužen", a na najvećoj udaljenosti - gotovo sferičan. Istodobno, plimne grbe, mijenjajući promjer satelita, povećale su ga za gotovo 10 metara! To znači da se ispod tvrde kore nalazi sloj koji se lako pomiče.

Najvjerojatnije je ovo voda i cijeli "titanski" ocean! Može biti enormno dubok i protezati se do 200 kilometara dubine iz "kore" debljine 50 kilometara. Manifestacije vulkanizma mogu biti izvori metana, koji se nalazi u velikim količinama u gornjoj atmosferi satelita.

To bi trebalo dovesti do efekta staklenika i povećanja temperature u atmosferi satelita. Ali u nižim slojevima nalazi se gusta narančasta magla koja se sastoji od organskih molekula, a dobro upija sunčevo zračenje i oslobađa infracrveno zračenje s površine. Ovaj "anti-staklenički" efekt hladi Titanovu površinu za oko 10 stupnjeva.

Klima Titana prava je zagonetka za klimatologe. Koja je uloga metana, satelita naftnih polja na Zemlji, u formiranju “titanskog” vremena? Pretpostavlja se da se mora ovog ukapljenog plina mogu ljuljati na njegovoj ledenoj “kori”, isparavati i kondenzirati u oblake, a kišiti metan na površinu.

Međutim, ovaj ciklus metana u atmosferi satelita mora se obnavljati iz dubokih izvora (slično ciklusu vode na Zemlji). Valja napomenuti da je metan hlapljiv i nestabilan kemijski spoj, zbog čega su u atmosferi otkrivene brojne varijante organskih molekula. Huygensov lender omogućio je stvaranje modela kruženja Titanove atmosfere. No, nisu riješene sve misterije misterioznog Saturnovog Satelita – mnoge od njih još uvijek čekaju one koji na njih mogu dati iscrpne odgovore.

Dugo se vremena vjerovalo da je naš plavi planet jedino mjesto u Sunčevom sustavu gdje postoje uvjeti za postojanje oblika života. Zapravo, ispada da bliski svemir i nije tako beživotan. Danas sa sigurnošću možemo reći da u dosegu Zemljana postoje svjetovi koji su u mnogočemu slični našem matičnom planetu. O tome svjedoče zanimljive činjenice dobivene kao rezultat istraživanja okoline plinovitih divova Jupitera i Saturna. Naravno, nema rijeka ni jezera s bistrom i čistom vodom, niti trava zeleni na beskrajnim ravnicama, ali pod određenim uvjetima čovječanstvo bi ih moglo početi razvijati. Jedan takav objekt u Sunčevom sustavu je Titan, najveći Saturnov satelit.

Prikaz Saturnovog najvećeg mjeseca

Titan danas zabrinjava i zaokuplja umove astronomske zajednice, iako smo nedavno ovo nebesko tijelo, kao i druge slične objekte u Sunčevom sustavu, gledali bez previše oduševljenja. Tek zahvaljujući letovima međuplanetarnih svemirskih sondi otkriveno je da na ovom nebeskom tijelu postoji tekuća materija. Ispostavilo se da nedaleko od nas postoji svijet s morima i oceanima, s čvrstom površinom, obavijen gustom atmosferom, koja po strukturi vrlo podsjeća na Zemljinu zračnu školjku. Impresivna je i veličina Saturnovog mjeseca. Promjer mu je 5152 km, sa 273 km. više od Merkura, prvog planeta Sunčevog sustava.

Ranije se vjerovalo da je promjer Titana 5550 km. Točniji podaci o veličini satelita dobiveni su u naše vrijeme, zahvaljujući letovima svemirske letjelice Voyager 1 i misiji sonde Cassini-Huygens. Prvi aparat je uspio detektirati gustu atmosferu na satelitu, a ekspedicija Cassini omogućila je mjerenje debljine zračno-plinske ljuske koja iznosi više od 400 km.

Masa Titana je 1,3452·10²³ kg. U ovom pokazatelju je inferioran od Merkura, kao iu gustoći. Daleko nebesko tijelo ima nisku gustoću - samo 1,8798 g/cm³. Ovi podaci sugeriraju da se struktura Saturnovog satelita značajno razlikuje od strukture zemaljskih planeta, koji su za red veličine masivniji i teži. U sustavu Saturn, to je najveće nebesko tijelo, čija je masa 95% mase ostalih 61 poznatih mjeseca plinovitog diva.

Pogodan je i položaj najvećeg Titana. Kreće se orbitom polumjera 1.221.870 km brzinom od 5,57 km/s i nalazi se izvan Saturnovih prstenova. Orbita ovog nebeskog tijela ima gotovo kružni oblik i nalazi se u istoj ravnini sa Saturnovim ekvatorom. Titanov orbitalni period oko matičnog planeta iznosi gotovo 16 dana. Štoviše, u ovom aspektu Titan je identičan našem Mjesecu, koji se okreće oko vlastite osi sinkrono sa svojim vlasnikom. Satelit je uvijek jednom stranom okrenut prema matičnoj planeti. Orbitalne karakteristike najvećeg Saturnovog mjeseca osiguravaju izmjenu godišnjih doba na njemu, no zbog znatne udaljenosti ovog sustava od Sunca, godišnja doba na Titanu su dosta duga. Posljednja ljetna sezona na Titanu završila je 2009. godine.

Po svojoj veličini i masi sličan je druga dva najveća satelita Sunčevog sustava - Ganimedu i Kalistu. Takve velike veličine ukazuju na planetarnu teoriju podrijetla ovih nebeskih tijela. To potvrđuje i površina satelita na kojoj se nalaze tragovi aktivne vulkanske aktivnosti, što je karakteristično za planete terestričkog tipa.

Prvi put je fotografija površine Saturnovog satelita dobivena pomoću sonde Huygens koja je 14. siječnja 2005. godine sigurno sletjela na površinu ovog nebeskog objekta. Već letimičan pogled na fotografije davao je sve razloge za vjerovanje da se pred zemljanima otvara novi tajanstveni svijet koji živi vlastitim kozmičkim životom. Ovo nije Mjesec, beživotan i napušten. Ovo je svijet vulkana i metanskih jezera. Vjeruje se da se ispod površine nalazi golemi ocean koji se vjerojatno sastoji od tekućeg amonijaka ili vode.

Huygensovo slijetanje

Povijest otkrića Titana

Galileo je bio prvi koji je pogodio postojanje Saturnovih mjeseca. Bez tehničke mogućnosti promatranja tako udaljenih objekata, Galileo je predvidio njihovo postojanje. Tek je Huygens, koji je već imao snažan teleskop koji je mogao povećati objekte 50 puta, počeo istraživati ​​Saturn. Upravo je on uspio otkriti tako veliko nebesko tijelo koje se okreće oko plinovitog diva s prstenom. Ovaj događaj se zbio 1655. godine.

Međutim, ime novog nebeskog tijela moralo je pričekati. U početku su se znanstvenici složili da će otkriveno nebesko tijelo nazvati u čast svog otkrivača. Nakon što je talijanski Cassini otkrio druge satelite plinovitog diva, dogovorili su se da numeriraju nova nebeska tijela Saturnovog sustava.

Ova ideja nije nastavljena jer su naknadno otkriveni drugi objekti u blizini Saturna.

Oznaku koju danas koristimo predložio je Englez John Herschel. Dogovoreno je da najveći sateliti nose mitološka imena. Zahvaljujući svojoj veličini, Titan je prvi na ovoj listi. Preostalih sedam velikih satelita Saturna dobilo je imena u skladu s imenima titana.

Atmosfera Titana i njezine karakteristike

Među nebeskim tijelima Sunčevog sustava, Titan ima možda najzanimljiviju zračnu ovojnicu. Pokazalo se da je atmosfera satelita gusti sloj oblaka koji je dugo vremena onemogućavao vizualni pristup samoj površini nebeskog tijela. Gustoća sloja zrak-plin je toliko visoka da je atmosferski tlak na površini Titana 1,6 puta veći od zemaljskih parametara. U usporedbi sa Zemljinim zračnim omotačem, atmosfera na Titanu ima značajnu debljinu.

Glavna komponenta atmosfere titana je dušik, čiji udio iznosi 98,4%. Otprilike 1,6% dolazi od argona i metana, koji se uglavnom nalaze u gornjim slojevima zračnog omotača. Uz pomoć svemirskih sondi u atmosferi su otkriveni i drugi plinoviti spojevi:

• acetilen;
• metil acetilen;
• diacetilen;
• etan;
• propan;
• ugljični dioksid.

Cijanid, helij i ugljikov monoksid prisutni su u malim količinama. U Titanovoj atmosferi nije otkriven slobodni kisik.

Unatoč tako visokoj gustoći zračno-plinskog omotača satelita, nepostojanje jakog magnetskog polja odražava se na stanje površinskih slojeva atmosfere. Gornji slojevi atmosfere izloženi su sunčevom vjetru i kozmičkom zračenju. Dušik (N) reagira pod utjecajem ovih čimbenika, stvarajući brojne zanimljive spojeve koji sadrže dušik. Većina nekih spojeva taloži se na površini satelita, dajući mu blago narančastu nijansu. Zanimljiva je i priča s metanom. Njegov sastav u Titanovoj atmosferi je stabilan, iako je zbog vanjskih utjecaja ovaj lagani plin mogao davno ispariti.

Gledajući sloj po sloj atmosfere satelita, možete primijetiti zanimljiv detalj. Zračna ljuska na Titanu rastegnuta je u visinu i jasno podijeljena u dva sloja - pripovršinski i visinski. Troposfera počinje na visini od 35 km. a završava tropopauzom na visinama od 50 km. Konstantno su niske temperature od -170⁰ C. Nadalje, s nadmorskom visinom temperatura pada do -120 stupnjeva Celzijusa. Titanova ionosfera počinje na visini od 1000-1200 km.

Pretpostavlja se da je ovakav sastav Titanove atmosfere rezultat njegove aktivne vulkanske prošlosti. Slojevi zraka zasićeni parama amonijaka, pod utjecajem kozmičkog ultraljubičastog zračenja, raspadaju se na dušik i vodik, a ostale komponente su posljedica fizikalno-kemijskih reakcija. Budući da je bio teži, dušik je potonuo i postao glavna komponenta atmosfere titana. Vodik je, zbog slabih gravitacijskih sila satelita, ispario u svemir.

Slojevi Titanove atmosfere i interakcija njezinog kemijskog sastava s magnetskim poljem nebeskog tijela pridonose tome da satelit ima vlastitu klimu. Godišnja doba na Titanu se mijenjaju poput godišnjih doba na Zemlji. U vrijeme kada je jedna strana satelita okrenuta prema Suncu, Titan uranja u ljeto. U njegovoj atmosferi bjesne oluje i uragani. Slojevi zraka zagrijani sunčevom svjetlošću su u stalnoj konvekciji, stvarajući jake vjetrove i značajna kretanja oblačnih masa. Na visinama od 30 km, brzina vjetra dostiže 30 m/s. Što je viši, turbulencija zračnih masa je intenzivnija i snažnija. Za razliku od Zemlje, mase oblaka na Titanu su koncentrirane u polarnim područjima.

Koncentracija metana u gornjoj atmosferi objašnjava povećanje temperature na površini satelita zbog efekta staklenika. Međutim, prisutnost organskih molekula u zračnim masama omogućuje ultraljubičastom svjetlu da slobodno prodire u oba smjera, hladeći površinski sloj titanove kore. Temperatura površine je -180⁰S. Razlika između temperatura na polovima i na ekvatoru je beznačajna - samo 3 stupnja.

Visoki tlak i niske temperature uzrokuju potpuno isparavanje (smrzavanje) molekula vode u atmosferi satelita.

Struktura satelita: od vanjske ljuske do jezgre

Pretpostavke i nagađanja o strukturi tako velikog nebeskog tijela uglavnom su se temeljile na podacima iz zemaljskih optičkih promatranja. Gusta atmosfera Titana nagnala je znanstvenike na hipotezu da je sastav plina satelita sličan sastavu matičnog planeta. No, nakon letova svemirskih sondi Pioneer 11 i Voyager 2 postalo je jasno da je riječ o nebeskom tijelu čija je struktura čvrsta i stabilna.

Danas se vjeruje da Titan ima koru sličnu Zemljinoj. Promjer jezgre je otprilike 3400 km, što je više od polovine promjera nebeskog tijela. Između jezgre i kore nalazi se sloj leda različitog sastava. Vjerojatno se na određenim dubinama led pretvara u tekuću strukturu. Usporedba slika snimljenih svemirskom letjelicom Cassini s razlikom od dvije godine pokazala je prisutnost pomaka površinskog sloja satelita. Ove informacije dale su znanstvenicima razlog da vjeruju da se površina satelita nalazi na tekućem sloju koji se sastoji od vode i otopljenog amonijaka. Pomicanje kore uzrokovano je međudjelovanjem gravitacijskih sila i atmosferske cirkulacije.

Sastav Titana je mješavina leda i silikatnih stijena u jednakim omjerima, što je vrlo slično unutarnjoj strukturi Ganimeda i Tritona. Međutim, zbog prisutnosti guste zračne ljuske, struktura satelita ima svoje razlike i specifičnosti.

Glavne karakteristike udaljenog satelita

Sama prisutnost atmosfere na Titanu čini ga jedinstvenim i zanimljivim za daljnje proučavanje. Još jedna stvar je da je glavni vrhunac dalekog Saturnovog satelita prisutnost velikih količina tekućine na njemu. Ovaj propali planet karakteriziraju jezera i mora, u kojima umjesto vode zapljuskuju valovi metana i etana. Satelit ima nakupine svemirskog leda na svojoj površini, koji svoj nastanak duguje vodi i amonijaku.

Dokazi o postojanju tekuće tvari na površini Titana došli su iz fotografija ogromnog bazena, površine veće od veličine Kaspijskog jezera. Ogromno more tekućih ugljikovodika naziva se Krakenovo more. Po svom sastavu to je ogroman prirodni rezervoar ukapljenih plinova: etana, propana i metana. Još jedna velika nakupina tekućine na Titanu je more Ligeia. Većina jezera koncentrirana je na sjevernoj hemisferi Titana, što uvelike povećava refleksiju udaljenog nebeskog tijela. Nakon misije Cassini postalo je jasno da je površina 30-40% prekrivena tekućom tvari prikupljenom u prirodnim morima i jezerima.

Tako ogromna količina metana i etana, koji su u zamrznutom stanju, pridonosi razvoju određenih oblika života. Ne, to neće biti poznati zemaljski organizmi, ali u takvim uvjetima živi organizmi na Titanu mogu postojati. Na satelitu ima dovoljno komponenti i kemikalija za formiranje organizama i njihovo daljnje postojanje.

Vremenska crta suvremenog istraživanja Titana

Sve je počelo skromnom misijom američke sonde Pioneer 11 koja je 1979. uspjela znanstvenicima dati prve slike udaljenog satelita. Dugo su informacije dobivene od Pioneerove ploče bile malo zainteresirane za astrofizičare. Napredak u proučavanju periferije Saturna došao je nakon posjeta Voyagera ovom području Sunčevog sustava, koji su pružili detaljnije slike satelita snimljene s udaljenosti od 5000 km. Znanstvenici su dobili točnije podatke o veličini ovog diva, a verzija o postojanju guste atmosfere satelita je potvrđena.

Let pionira

Infracrvene slike snimljene svemirskim teleskopom Hubble dale su znanstvenicima informacije o sastavu atmosfere satelita. Po prvi put su identificirana svijetla i tamna područja na planetarnom disku čija je priroda ostala nepoznata. Po prvi put je rođena teorija da je površina Titana na nekim mjestima prekrivena ledom, što povećava refleksivnost nebeskog tijela.

Uspjeh na polju istraživanja došao je s informacijama dobivenim s automatske međuplanetarne postaje Cassini. Lansirana 1997., misija Cassini je sveukupni razvoj ESA-e i NASA-e. Saturn je postao glavni fokus istraživanja, ali njegovi sateliti nisu prošli nezapaženo. Dakle, za proučavanje Titana, program leta uključivao je fazu slijetanja sonde Huygens na površinu Saturnovog satelita. Ovaj uređaj, stvoren naporima NASA-inih stručnjaka i talijanske svemirske agencije, čiji je tim odlučio proslaviti godišnjicu svog slavnog sunarodnjaka Giovannija Cassinija, trebao se spustiti na površinu Titana.

Cassini u orbiti oko Saturna

Cassini je nastavio svoj rad u blizini Saturna 4 godine. Tijekom tog vremena letjelica je letjela blizu Titana dvadeset puta, neprestano primajući nove podatke o satelitu i njegovom ponašanju. Samo jedno slijetanje sonde Huygens na Titan, koje se dogodilo 14. ožujka 2007., smatra se velikim uspjehom cijele misije. Unatoč tome, s obzirom na tehničke mogućnosti postaje Cassini i njezin veliki potencijal, odlučeno je nastaviti istraživanja Saturna i njegovih mjeseca do 2017. godine.

Let Cassinija i slijetanje Huygensa pružili su znanstvenicima sveobuhvatne informacije o tome što je Titan zapravo. Fotografije i video snimci površine Saturnovog mjeseca pokazali su da su gornji slojevi kore mješavina prljavštine i plinovitog leda. Glavni fragmenti tla su kamenje i šljunak. Titanov krajolik je izmjena surovih gorja i nizina. Tijekom slijetanja snimljene su fotografije krajolika na kojima su jasno označena riječna korita i obale.

Fotografija Titana iz Huygensa

Titan danas i sutra

Nije poznato kako će završiti daljnje proučavanje najvećeg satelita. Očekuje se da će uvjeti stvoreni u zemaljskim laboratorijima, slični onima koji postoje na Titanu, rasvijetliti mogućnost postojanja oblika života. Letovi svemirskih sondi u ovo područje svemira još nisu planirani. Dobivene informacije dovoljne su za simulaciju Titana u zemaljskim uvjetima. Vrijeme će pokazati koliko će te studije biti korisne. Možemo samo čekati i nadati se da će Titan u budućnosti otkriti svoje tajne, dajući nadu za njegov razvoj.

Tri pogleda na Saturnov mjesec Titan iz svemirske letjelice Cassini. Lijevo: Prirodna boja, stvorena od slika snimljenih pomoću tri filtra osjetljiva na crveno, zeleno i ljubičasto svjetlo. ovako Titan će se pojaviti ljudskom oku. Sredina: Slika blizu infracrvene koja prikazuje površinu. Desno: Lažna kompozicija boja iz jedne vidljive slike i dvije infracrvene. Zelene površine se pojavljuju na mjestima gdje je Cassini mogao vidjeti površinu; crveno predstavlja područja smještena u Titanovoj stratosferi. Preuzeto 16. travnja 2005. na udaljenostima od 168 200 do 173 000 km. Izvor: NASA/JPL

Fotografija Titana s Voyagera 2 snimljena 23. kolovoza 1981. s udaljenosti od 2,3 milijuna km. Južna hemisfera izgleda svjetlija, s jasno vidljivom prugom na ekvatoru i tamnim ovratnikom na sjevernom polu. Sve te trake povezane su s kruženjem oblaka u Titanovoj atmosferi. Izvor: NASA/JPL

Usporedba veličina Zemlje i Titana