Per molto tempo si è creduto che il nostro pianeta blu fosse l'unico posto nel sistema solare dove ci fossero le condizioni per l'esistenza di forme di vita. In realtà, si scopre che lo spazio vicino non è più così privo di vita. Oggi possiamo tranquillamente affermare che alla portata dei terrestri ci sono mondi per molti aspetti simili al nostro pianeta natale. Ciò è evidenziato da fatti interessanti ottenuti a seguito di studi sulla vicinanza dei giganti gassosi Giove e Saturno. Certo, non ci sono fiumi e laghi con acqua limpida e pulita, e l'erba non cresce verde nelle pianure infinite, ma a determinate condizioni l'umanità potrebbe riprendere il loro sviluppo. Uno di questi oggetti nel sistema solare è Titano, la più grande luna di Saturno.

Rappresentazione del più grande satellite di Saturno

Titano oggi preoccupa e occupa le menti della comunità astronomica, anche se più recentemente abbiamo guardato questo corpo celeste, come altri oggetti simili nel sistema solare, senza molto entusiasmo. Fu solo grazie ai voli delle sonde spaziali interplanetarie che si scoprì che su questo astro esiste materia liquida. Si scopre che non lontano da noi c'è un mondo con mari e oceani, con una superficie solida, avvolta da un'atmosfera densa, molto simile nella struttura al guscio d'aria terrestre. Anche le dimensioni della luna di Saturno sono impressionanti. Il suo diametro è di 5152 km, a 273 km. più di Mercurio, il primo pianeta del sistema solare.

In precedenza, si credeva che il diametro di Titano fosse di 5550 km. Dati più accurati sulle dimensioni del satellite sono già stati ottenuti ai nostri tempi, grazie ai voli della navicella Voyager 1 e alla missione della sonda Cassini-Huygens. Il primo apparato è stato in grado di rilevare un'atmosfera densa sul satellite e la spedizione Cassini ha permesso di misurare lo spessore del guscio aria-gas, che è di oltre 400 km.

La massa di Titano è di 1,3452 10²³ kg. Secondo questo indicatore, è inferiore a Mercurio, oltre che in densità. Il lontano corpo celeste ha una bassa densità - solo 1,8798 g / cm³. Questi dati parlano a favore del fatto che la struttura del satellite di Saturno differisce in modo significativo dalla struttura dei pianeti terrestri, che sono di un ordine di grandezza più massicci e pesanti. Nel sistema di Saturno, questo è il corpo celeste più grande, la cui massa è il 95% della massa delle altre 61 lune conosciute del gigante gassoso.

Fortunatamente e la posizione del più grande Titano. Corre in un'orbita con un raggio di 1.221.870 km ad una velocità di 5,57 km/s e rimane al di fuori degli anelli di Saturno. L'orbita di questo corpo celeste ha una forma quasi circolare ed è sullo stesso piano dell'equatore di Saturno. Il periodo orbitale di Titano attorno al pianeta madre è di quasi 16 giorni. Inoltre, in questo aspetto, Titano è identico alla nostra Luna, che ruota attorno al proprio asse in sincronia con il suo proprietario. Il satellite è sempre rivolto verso il pianeta madre su un lato. Le caratteristiche orbitali della luna più grande di Saturno assicurano il cambio delle stagioni su di essa, tuttavia, a causa della notevole distanza di questo sistema dal Sole, le stagioni su Titano sono piuttosto lunghe. L'ultima stagione estiva su Titano si è conclusa nel 2009.

È simile per dimensioni e massa alle altre due lune più grandi del sistema solare, Ganimede e Callisto. Tali grandi dimensioni testimoniano la teoria planetaria dell'origine di questi corpi celesti. Ciò è confermato dalla superficie del satellite, sulla quale sono presenti tracce di attività vulcanica attiva, caratteristica dei pianeti terrestri.

Per la prima volta è stata ottenuta una foto della superficie del satellite di Saturno utilizzando la sonda Huygens, che è atterrata in sicurezza sulla superficie di questo oggetto celeste il 14 gennaio 2005. Anche una rapida occhiata alle immagini ha dato tutte le ragioni per credere che un nuovo mondo misterioso si stesse aprendo davanti ai terrestri, vivendo la propria vita cosmica. Questa non è la Luna, senza vita e deserta. Questo è il mondo dei vulcani e dei laghi di metano. Si presume che ci sia un vasto oceano sotto la superficie, forse costituito da ammoniaca liquida o acqua.

Lo sbarco dell'Huygens

La storia della scoperta di Titano

Per la prima volta Galileo indovinò l'esistenza dei satelliti di Saturno. Non avendo la capacità tecnica di osservare oggetti così distanti, Galileo ne predisse l'esistenza. Solo Huygens, che aveva già un potente telescopio in grado di ingrandire gli oggetti 50 volte, iniziò a esplorare Saturno. Fu lui che riuscì a rilevare un corpo celeste così grande che ruotava attorno a un gigante gassoso inanellato. Questo evento ebbe luogo nel 1655.

Tuttavia, il nome del nuovo corpo celeste ha dovuto attendere. Inizialmente, gli scienziati hanno deciso di dare un nome al corpo celeste scoperto in onore del suo scopritore. Dopo che l'italiano Cassini ha scoperto altri satelliti del gigante gassoso, hanno deciso di numerare i nuovi corpi celesti del sistema di Saturno.

Questa idea non fu continuata, poiché successivamente furono scoperti altri oggetti nelle vicinanze di Saturno.

La notazione che usiamo oggi è stata proposta dall'inglese John Herschel. Hanno convenuto che i satelliti più grandi dovrebbero avere nomi mitologici. A causa delle sue dimensioni, Titan è stato il primo in questa lista. I restanti sette grandi satelliti di Saturno hanno ricevuto nomi in consonanza con i nomi dei titani.

Atmosfera di Titano e sue caratteristiche

Tra i corpi celesti del sistema solare, Titano ha forse il guscio d'aria più curioso. L'atmosfera del satellite si è rivelata infatti un denso strato di nuvole, che per lungo tempo ha impedito l'accesso visivo alla superficie stessa del corpo celeste. La densità dello strato aria-gas è così alta che sulla superficie di Titano la pressione atmosferica è 1,6 volte superiore ai parametri terrestri. Rispetto al guscio d'aria della Terra, l'atmosfera su Titano ha uno spessore significativo.

Il componente principale dell'atmosfera di titanio è l'azoto, la cui quota è del 98,4%. Circa l'1,6% sono argon e metano, che si trovano principalmente negli strati superiori del guscio d'aria. Con l'aiuto di sonde spaziali, nell'atmosfera sono stati trovati anche altri composti gassosi:

• acetilene;
• metilacetilene;
• diacetilene;
• etano;
• propano;
• diossido di carbonio.

Sono presenti piccole quantità di cianuro, elio e monossido di carbonio. Non è stato trovato ossigeno libero nell'atmosfera di Titano.

Nonostante una densità così elevata del guscio aria-gas del satellite, l'assenza di un forte campo magnetico influisce sullo stato degli strati superficiali dell'atmosfera. L'alta atmosfera è esposta al vento solare e alle radiazioni cosmiche. L'azoto (N) sotto l'influenza di questi fattori reagisce, formando una serie di curiosi composti contenenti azoto. La maggior parte di alcuni dei composti si deposita sulla superficie del satellite, conferendogli una tinta leggermente arancione. Interessante anche la storia del metano. La sua composizione nell'atmosfera di Titano è stabile, anche se a causa di influenze esterne, questo gas leggero potrebbe essere evaporato molto tempo fa.

Osservando a strati l'atmosfera del satellite, si può notare un dettaglio curioso. Il guscio d'aria su Titano è allungato in altezza ed è chiaramente diviso in due strati: vicino alla superficie e ad alta quota. La troposfera inizia a un'altitudine di 35 km. e termina con la tropopausa ad altitudini di 50 km. Qui ci sono temperature costantemente basse di -170⁰ C. Inoltre, con l'altitudine, la temperatura scende a -120 gradi Celsius. La ionosfera di Titano inizia a un'altitudine di 1000-1200 km.

Si presume che questa composizione dell'atmosfera di Titano sia dovuta al suo passato vulcanico attivo. Gli strati d'aria saturi di vapori di ammoniaca decomposti in azoto e idrogeno sotto l'influenza dell'ultravioletto cosmico e altri componenti sono il risultato di reazioni fisico-chimiche. Essendo più pesante, l'azoto affondò e divenne il componente principale dell'atmosfera di titanio. L'idrogeno, a causa delle deboli forze gravitazionali del satellite, è fuggito nello spazio.

Gli strati dell'atmosfera di Titano, l'interazione della sua composizione chimica con il campo magnetico di un corpo celeste contribuiscono al fatto che il satellite ha il proprio clima. Le stagioni su Titano cambiano come le stagioni sulla Terra. In un momento in cui un lato del satellite è rivolto verso il Sole, Titano sta precipitando nell'estate. Tempeste e uragani imperversano nella sua atmosfera. Gli strati d'aria riscaldati dalla luce solare sono in costante convezione, generando forti venti e movimenti significativi delle masse nuvolose. Ad altitudini di 30 km, la velocità del vento raggiunge i 30 m/s. Più alta, più intensa e potente è la turbolenza delle masse d'aria. A differenza della Terra, le masse nuvolose su Titano sono concentrate nelle regioni polari.

La concentrazione di metano nell'alta atmosfera spiega l'aumento della temperatura sulla superficie del satellite dovuto all'effetto serra. Tuttavia, la presenza di molecole organiche nella composizione delle masse d'aria consente all'ultravioletto di penetrare liberamente in entrambe le direzioni, raffreddando lo strato superficiale della crosta di titanio. La temperatura superficiale è -180⁰С. La differenza tra le temperature ai poli e all'equatore è trascurabile - solo 3 gradi.

L'alta pressione e le basse temperature contribuiscono al fatto che le molecole d'acqua nell'atmosfera del satellite evaporano completamente (congelano).

La struttura del satellite: dal guscio esterno al nucleo

L'ipotesi e le congetture sulla struttura di un corpo celeste così grande si basavano principalmente sui dati delle osservazioni ottiche terrestri. La densa atmosfera di Titano ha spinto gli scienziati verso l'ipotesi della composizione del gas del satellite, simile alla composizione del pianeta madre. Tuttavia, dopo i voli delle sonde spaziali Pioneer 11 e Voyager 2, è diventato chiaro che si tratta di un corpo celeste la cui struttura è solida e stabile.

Oggi si ritiene che Titano abbia una crosta simile a quella terrestre. Il diametro del nucleo è di circa 3400 km, che è più della metà del diametro del corpo celeste. Tra il nucleo e la crosta c'è uno strato di ghiaccio, che differisce nella sua composizione. Probabilmente, a certe profondità, il ghiaccio si trasforma in una struttura liquida. Un confronto delle immagini prese dall'AMS di Cassini con una differenza di due anni ha indicato la presenza di uno spostamento dello strato superficiale del satellite. Questa informazione ha dato agli scienziati una ragione per credere che la superficie del satellite poggi su uno strato liquido, costituito da acqua e ammoniaca disciolta. Lo spostamento della crosta è causato dall'interazione delle forze gravitazionali e dalla circolazione dell'atmosfera.

Nella sua composizione, Titano è una combinazione di ghiaccio e rocce silicatiche in proporzioni uguali, che è molto simile alla struttura interna di Ganimede e Tritone. Tuttavia, a causa della presenza di un denso guscio d'aria, la struttura del satellite presenta differenze e specificità proprie.

Le principali caratteristiche di un satellite distante

La semplice presenza di un'atmosfera su Titano lo rende unico e interessante per ulteriori studi. Un'altra cosa è che il clou principale del lontano satellite di Saturno è la presenza di grandi volumi di liquido su di esso. Questo pianeta fallito è caratterizzato da laghi e mari, in cui schizzano onde di metano ed etano al posto dell'acqua. Il satellite ha accumuli di ghiaccio cosmico sulla superficie, che deve la sua origine all'acqua e all'ammoniaca.

La prova dell'esistenza di materia liquida sulla superficie di Titano proveniva da fotografie di un enorme bacino più grande del Mar Caspio in area. L'enorme mare di idrocarburi liquidi è chiamato Mare di Kraken. Secondo la sua composizione, è un enorme serbatoio naturale di gas liquefatti: etano, propano e metano. Un altro grande accumulo di fluidi su Titano è il Mare di Ligeia. La maggior parte dei laghi è concentrata nell'emisfero settentrionale di Titano, il che aumenta notevolmente la riflettività di un lontano corpo celeste. Dopo la missione Cassini, è apparso chiaro che la superficie è ricoperta per il 30-40% da materia liquida raccolta in mari e laghi naturali.

Una quantità così grande di metano ed etano, che si trovano allo stato congelato, contribuisce allo sviluppo di alcune forme di vita. No, questi non saranno organismi terrestri abituali, tuttavia, in tali condizioni, possono aver luogo organismi viventi su Titano. Ci sono abbastanza componenti e sostanze chimiche sul satellite per la formazione di organismi e la loro successiva esistenza.

Cronologia della moderna esplorazione dei Titani

Tutto iniziò con la modesta missione della sonda americana Pioneer 11, che nel 1979 riuscì a fornire agli scienziati le prime immagini di un satellite lontano. Per molto tempo le informazioni ricevute dal Pioneer sono state di scarso interesse per gli astrofisici. I progressi nello studio delle vicinanze di Saturno sono avvenuti dopo le visite della Voyager in questa regione del sistema solare, che hanno fornito immagini più dettagliate del satellite, prese da una distanza di 5000 km. Gli scienziati hanno ricevuto dati più accurati sulle dimensioni di questo gigante, è stata confermata la versione sull'esistenza di una densa atmosfera del satellite.

Il volo del pioniere

Le immagini a infrarossi riprese dal telescopio spaziale Hubble hanno fornito agli scienziati informazioni sulla composizione dell'atmosfera lunare. Per la prima volta sul disco planetario sono state identificate regioni chiare e oscure, la cui natura è rimasta sconosciuta. Per la prima volta è nata una teoria secondo cui la superficie di Titano è ricoperta in alcuni punti di ghiaccio, che aumenta la riflettività del corpo celeste.

Il successo nel campo della ricerca è arrivato insieme alle informazioni ricevute dalla stazione interplanetaria automatica Cassini. Lanciata nel 1997, la missione Cassini è uno sviluppo comune dell'ESA alla NASA. Saturno divenne l'obiettivo principale della ricerca, ma i suoi satelliti non furono lasciati senza attenzione. Quindi, per studiare Titano, il programma di volo includeva la fase di atterraggio sulla superficie del satellite di Saturno della sonda Huygens. Questo dispositivo, creato dagli sforzi della NASA e dell'agenzia spaziale italiana, il cui team ha deciso di celebrare l'anniversario del loro glorioso connazionale Giovanni Cassini, avrebbe dovuto scendere sulla superficie di Titano.

Cassini in orbita attorno a Saturno

Per 4 anni Cassini ha continuato a lavorare nelle vicinanze di Saturno. Durante questo periodo, AMS ha volato venti volte vicino a Titano, ricevendo costantemente nuovi dati sul satellite e sul suo comportamento. Già un atterraggio della sonda Huygens su Titano, avvenuto il 14 marzo 2007, è considerato un enorme successo per l'intera missione. Nonostante ciò, viste le capacità tecniche della stazione Cassini e le sue grandi potenzialità, si è deciso di proseguire le ricerche su Saturno e sui suoi satelliti fino al 2017.

Il volo di Cassini e l'atterraggio della navicella spaziale Huygens hanno fornito agli scienziati informazioni complete su cosa sia veramente Titano. Fotografie e riprese video della superficie della luna di Saturno hanno dimostrato che gli strati superiori della crosta sono una miscela di fango e ghiaccio gassoso. I principali frammenti del suolo sono pietre e ciottoli. Il paesaggio di Titano è un'alternanza di aree solide ed elevate con pianure. Durante lo sbarco sono state scattate delle foto del paesaggio, che segnavano chiaramente i letti dei fiumi e la costa.

Foto di Titano dalla Huygens

Titano oggi e domani

Non è noto come finirà l'ulteriore studio del satellite più grande. Si presume che le condizioni create nei laboratori terrestri, simili a quelle esistenti su Titano, faranno luce sulla versione della possibilità dell'esistenza di forme di vita. I voli di sonde spaziali in questa regione dello spazio non sono ancora pianificati. Le informazioni ottenute sono sufficienti per modellare Titano in condizioni terrestri. Quanto saranno utili questi studi, solo il tempo lo dirà. Resta solo da aspettare e sperare che Titan sveli i suoi segreti in futuro, dando speranza per il suo sviluppo.

Titanio

© Vladimir Kalanov,
sito web"Sapere è potere".

Decine di satelliti ruotano attorno a Saturno. Attualmente sono noti 53 satelliti nominati, circa una dozzina di corpi celesti sono "in attesa" di conferma delle loro traiettorie di volo per il coinvolgimento nel sistema satellitare di Saturno. Tra questi spicca il satellite più grande: Titano, scoperto, come sapete, già nel 1655 da Christian Huygens. In termini di dimensioni, Titano è al secondo posto tra tutti i satelliti del sistema solare, secondo solo a Ganimede, il satellite di Giove. Il diametro di Titano è di 5150 km, cioè di dimensioni, questo satellite è più grande del pianeta Mercurio, il cui diametro è di 4878 km. Il periodo orbitale di Titano attorno a Saturno è di quasi 16 giorni (15 giorni, 22 ore e 41 minuti). Titano è rivolto a Saturno da un lato, come la Luna alla Terra. Titano si muove nella sua orbita a una distanza di 1221900 km da Saturno.

La struttura interna di Titano

Titano è di grande interesse non solo per gli astronomi, ma anche per biologi, geologi e paleoclimatologi. Ma tutti loro sono interessati non solo e non tanto alle dimensioni di Titano e ai parametri della sua orbita, quanto all'atmosfera e alla superficie di questo satellite.

Titano è l'unica luna del sistema solare che ha un'atmosfera. La densità dell'atmosfera di Titano è molto più alta della densità dell'atmosfera terrestre, quindi la pressione a livello della superficie di Titano è una volta e mezza (1,5 bar) più alta di quella terrestre. La temperatura sulla superficie del satellite è compresa tra 90 e 100 K. L'atmosfera è costituita principalmente da azoto (90-97%), sono presenti anche metano (2-5%) e argon (circa 0-6%) , sono presenti tracce di etano, idrogeno (0,2%) e anidride carbonica. La presenza di metano era già stata determinata nel 1944 mediante spettrometria infrarossa.

La superficie di Titano è ricoperta di nuvole. Nelle immagini trasmesse nel 1980 dal Voyager 1, le nuvole sono prevalentemente arancioni. Ciò significa la presenza di molecole organiche in esse, il che è abbastanza comprensibile in presenza di metano nell'atmosfera. Il metano è un gas serra e le nuvole contenenti metano coprono densamente la superficie di Titano. Le osservazioni visive di Titano sono molto difficili. Alcuni ricercatori hanno suggerito che il freddo regni solo negli strati esterni dell'atmosfera e che potrebbero esserci altre condizioni sulla superficie, comprese quelle in cui è possibile la vita delle proteine.

C'era un'ipotesi sulla somiglianza dell'atmosfera titanica con l'atmosfera che esisteva in precedenza sulla Terra. Questa ipotesi aveva una certa base, perché. nell'atmosfera moderna della Terra, come nell'atmosfera di Titano, il componente principale è l'azoto molecolare.

Il mistero della superficie di Titano

Vista panoramica della superficie di Titano dalla navicella "Huygens"

Il mistero della superficie di Titano perseguitava gli scienziati. Gli astronomi, e in particolare i biologi e i paleoclimatologi, volevano saperne di più sul corpo celeste, sul quale (e se!) Si potesse trovare la vita proteica. Cosa c'è, sotto uno strato di nuvole: l'oceano o una superficie solida? Se l'oceano, di cosa è pieno: acqua? etano? Non ci è voluto molto per rispondere a queste domande. Nel 1997 la NASA, insieme all'Agenzia Spaziale Europea, completa lo sviluppo del progetto Cassini-Huygens e l'apparato interplanetario Cassini con la sonda atmosferica Huygens parte per Titano. Nel luglio 2004, la sonda Huygens si separa dalla sonda Cassini, entra nell'atmosfera nuvolosa di Titano e atterra sulla sua superficie. Le informazioni che la sonda Huygens ha trasmesso alla Terra non hanno lasciato alcuna possibilità ai ricercatori che sognavano di trovare almeno tracce di attività biologica su Titano. Ancora una volta, siamo convinti che nel sistema solare, e forse in tutta la nostra Galassia e persino in migliaia di tali galassie, la vita non esista da nessuna parte tranne il nostro bellissimo piccolo pianeta Terra. La superficie di Titano, come la sua atmosfera, era eccezionalmente fredda, con una temperatura superficiale media di meno 178°C. Ci sono molti laghi sulla sua superficie, ma sono naturalmente riempiti non d'acqua, forse sono composti di metano o etano con altre sostanze.

Lo studio di Titano continua. Ad oggi, oltre il 60% della superficie di Titano è stato mappato. I laghi occupano circa il 14% dell'intera area studiata. La densità della sostanza di Titano (una miscela di roccia e ghiaccio) è di circa 1,88 g/cm³, che è la densità più alta tra le lune di Saturno. Titano rappresenta oltre il 95% della massa di tutte le lune di Saturno. La massa di Titano è 1.345 × 10 23 kg. L'accelerazione in caduta libera è 1.352 (m/s²), cioè la gravità è circa sette volte inferiore a quella sulla Terra.

©Vladimir Kalanov,
"Sapere è potere"

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A volte la nostra Terra blu è chiamata un pianeta oceanico. Ma questo nome corrisponde in misura maggiore al satellite piuttosto interessante di Saturno, Titano. L'acqua è stata scoperta su di esso, coprendo la sua superficie con un oceano infinito. Forse è lì adesso, sotto l'atmosfera arancione e sotto la potente crosta di ghiaccio, nelle profondità delle acque fredde, sta emergendo la vita?

Titano è la seconda luna più grande del sistema solare, con un diametro di 5152 chilometri. Solo la luna di Giove Ganimede (diametro 5268 chilometri) la supera per dimensioni. Titano orbita attorno a Saturno in un'orbita leggermente ellittica e la sua stessa orbita passa dietro i famosi anelli del pianeta gigante. Questo interessante satellite di Saturno fu scoperto dall'astronomo olandese Christian Huygens nel 1655, e il nome "Titano" divenne noto e accettato solo a partire dal 1847, quando fu pubblicato un articolo di John Herschel, che proponeva questo nome al più grande satellite di Saturno Saturno.

Come la nostra Luna, Titano mostra il fenomeno della rotazione sincrona rispetto a Saturno, cioè è sempre rivolto verso il pianeta da un lato. Gira intorno al gigante in 15 giorni, 22 ore e 41 minuti, compiendo esattamente un giro attorno al suo asse di rotazione. Questo equilibrio temporale si verifica a causa dei fenomeni di marea che si verificano sul satellite a causa delle forze di attrazione.

La sonda Voyager ha esplorato per la prima volta Titano, ne ha visto l'atmosfera densa e opaca e ne ha misurato accuratamente il diametro. Di conseguenza, si è rivelato essere un corpo celeste geologicamente attivo: il nucleo di Titano riscalda il satellite dall'interno e lo strato esterno della "crosta" di ghiaccio, situato sotto l'atmosfera di 400 chilometri, viene raffreddato a -180 ° C! Nell'atmosfera stessa la parte del leone è l'azoto, l'ossigeno è completamente assente e sono ancora presenti impurità di argon e metano.

La missione Cassini ha sorvolato Titano sei volte e lo ha esaminato in dettaglio dal 2006 al 2011. La forma della superficie del satellite è cambiata durante il suo passaggio in orbita - poiché l'orbita è ellittica, nei momenti di minimo avvicinamento a Saturno, Titano è diventato leggermente "allungato" a causa delle gobbe di marea, e alla massima distanza - quasi sferico . Allo stesso tempo, le gobbe di marea, modificando il diametro del satellite, lo hanno aumentato di quasi 10 metri! Ciò significa che sotto la crosta dura c'è uno strato facilmente mobile.

Molto probabilmente, questa è acqua e un intero oceano "titanico"! Può essere di grande profondità ed estendersi fino a 200 chilometri da una "crosta" spessa 50 chilometri. Le manifestazioni di vulcanismo possono essere fonti di metano trovate in grandi quantità nell'alta atmosfera del satellite.

Ciò dovrebbe portare ad un effetto serra e ad un aumento della temperatura nell'atmosfera del satellite. Ma negli strati inferiori c'è una fitta nebbia arancione, costituita da molecole organiche, che assorbe bene la radiazione solare e rilascia radiazioni infrarosse dalla superficie. Questo effetto "anti-serra" raffredda la superficie di Titano di circa 10 gradi.

Il clima di Titano è un vero rompicapo per gli scienziati del clima. Qual è il ruolo del metano, satellite dei giacimenti petroliferi sulla Terra, nella formazione del tempo "titanico"? Si presume che i mari di questo gas liquefatto possano oscillare sulla sua "crosta" ghiacciata, evaporare e condensarsi in nuvole e versare piogge di metano sulla superficie.

Tuttavia, questo ciclo del metano nell'atmosfera del satellite deve essere rifornito da fonti profonde (simile al ciclo dell'acqua sulla Terra). Va notato che il metano è un composto chimico volatile e instabile, motivo per cui nell'atmosfera sono state trovate numerose varianti di molecole organiche. Il lander Huygens ha permesso di creare un modello della circolazione dell'atmosfera di Titano. Tuttavia, non tutti i misteri del misterioso Satellite di Saturno sono stati risolti, molti di loro stanno ancora aspettando coloro che possono dare loro risposte esaurienti.

Per molto tempo si è creduto che il nostro pianeta blu fosse l'unico posto nel sistema solare dove ci fossero le condizioni per l'esistenza di forme di vita. In realtà, si scopre che lo spazio vicino non è più così privo di vita. Oggi possiamo tranquillamente affermare che alla portata dei terrestri ci sono mondi per molti aspetti simili al nostro pianeta natale. Ciò è evidenziato da fatti interessanti ottenuti a seguito di studi sulla vicinanza dei giganti gassosi Giove e Saturno. Certo, non ci sono fiumi e laghi con acqua limpida e pulita, e l'erba non cresce verde nelle pianure infinite, ma a determinate condizioni l'umanità potrebbe riprendere il loro sviluppo. Uno di questi oggetti nel sistema solare è Titano, la più grande luna di Saturno.

Rappresentazione del più grande satellite di Saturno

Titano oggi preoccupa e occupa le menti della comunità astronomica, anche se più recentemente abbiamo guardato questo corpo celeste, come altri oggetti simili nel sistema solare, senza molto entusiasmo. Fu solo grazie ai voli delle sonde spaziali interplanetarie che si scoprì che su questo astro esiste materia liquida. Si scopre che non lontano da noi c'è un mondo con mari e oceani, con una superficie solida, avvolta da un'atmosfera densa, molto simile nella struttura al guscio d'aria terrestre. Anche le dimensioni della luna di Saturno sono impressionanti. Il suo diametro è di 5152 km, a 273 km. più di Mercurio, il primo pianeta del sistema solare.

In precedenza, si credeva che il diametro di Titano fosse di 5550 km. Dati più accurati sulle dimensioni del satellite sono già stati ottenuti ai nostri tempi, grazie ai voli della navicella Voyager 1 e alla missione della sonda Cassini-Huygens. Il primo apparato è stato in grado di rilevare un'atmosfera densa sul satellite e la spedizione Cassini ha permesso di misurare lo spessore del guscio aria-gas, che è di oltre 400 km.

La massa di Titano è di 1,3452 10²³ kg. Secondo questo indicatore, è inferiore a Mercurio, oltre che in densità. Il lontano corpo celeste ha una bassa densità - solo 1,8798 g / cm³. Questi dati parlano a favore del fatto che la struttura del satellite di Saturno differisce in modo significativo dalla struttura dei pianeti terrestri, che sono di un ordine di grandezza più massicci e pesanti. Nel sistema di Saturno, questo è il corpo celeste più grande, la cui massa è il 95% della massa delle altre 61 lune conosciute del gigante gassoso.

Fortunatamente e la posizione del più grande Titano. Corre in un'orbita con un raggio di 1.221.870 km ad una velocità di 5,57 km/s e rimane al di fuori degli anelli di Saturno. L'orbita di questo corpo celeste ha una forma quasi circolare ed è sullo stesso piano dell'equatore di Saturno. Il periodo orbitale di Titano attorno al pianeta madre è di quasi 16 giorni. Inoltre, in questo aspetto, Titano è identico alla nostra Luna, che ruota attorno al proprio asse in sincronia con il suo proprietario. Il satellite è sempre rivolto verso il pianeta madre su un lato. Le caratteristiche orbitali della luna più grande di Saturno assicurano il cambio delle stagioni su di essa, tuttavia, a causa della notevole distanza di questo sistema dal Sole, le stagioni su Titano sono piuttosto lunghe. L'ultima stagione estiva su Titano si è conclusa nel 2009.

È simile per dimensioni e massa alle altre due lune più grandi del sistema solare, Ganimede e Callisto. Tali grandi dimensioni testimoniano la teoria planetaria dell'origine di questi corpi celesti. Ciò è confermato dalla superficie del satellite, sulla quale sono presenti tracce di attività vulcanica attiva, caratteristica dei pianeti terrestri.

Per la prima volta è stata ottenuta una foto della superficie del satellite di Saturno utilizzando la sonda Huygens, che è atterrata in sicurezza sulla superficie di questo oggetto celeste il 14 gennaio 2005. Anche una rapida occhiata alle immagini ha dato tutte le ragioni per credere che un nuovo mondo misterioso si stesse aprendo davanti ai terrestri, vivendo la propria vita cosmica. Questa non è la Luna, senza vita e deserta. Questo è il mondo dei vulcani e dei laghi di metano. Si presume che ci sia un vasto oceano sotto la superficie, forse costituito da ammoniaca liquida o acqua.

Lo sbarco dell'Huygens

La storia della scoperta di Titano

Per la prima volta Galileo indovinò l'esistenza dei satelliti di Saturno. Non avendo la capacità tecnica di osservare oggetti così distanti, Galileo ne predisse l'esistenza. Solo Huygens, che aveva già un potente telescopio in grado di ingrandire gli oggetti 50 volte, iniziò a esplorare Saturno. Fu lui che riuscì a rilevare un corpo celeste così grande che ruotava attorno a un gigante gassoso inanellato. Questo evento ebbe luogo nel 1655.

Tuttavia, il nome del nuovo corpo celeste ha dovuto attendere. Inizialmente, gli scienziati hanno deciso di dare un nome al corpo celeste scoperto in onore del suo scopritore. Dopo che l'italiano Cassini ha scoperto altri satelliti del gigante gassoso, hanno deciso di numerare i nuovi corpi celesti del sistema di Saturno.

Questa idea non fu continuata, poiché successivamente furono scoperti altri oggetti nelle vicinanze di Saturno.

La notazione che usiamo oggi è stata proposta dall'inglese John Herschel. Hanno convenuto che i satelliti più grandi dovrebbero avere nomi mitologici. A causa delle sue dimensioni, Titan è stato il primo in questa lista. I restanti sette grandi satelliti di Saturno hanno ricevuto nomi in consonanza con i nomi dei titani.

Atmosfera di Titano e sue caratteristiche

Tra i corpi celesti del sistema solare, Titano ha forse il guscio d'aria più curioso. L'atmosfera del satellite si è rivelata infatti un denso strato di nuvole, che per lungo tempo ha impedito l'accesso visivo alla superficie stessa del corpo celeste. La densità dello strato aria-gas è così alta che sulla superficie di Titano la pressione atmosferica è 1,6 volte superiore ai parametri terrestri. Rispetto al guscio d'aria della Terra, l'atmosfera su Titano ha uno spessore significativo.

Il componente principale dell'atmosfera di titanio è l'azoto, la cui quota è del 98,4%. Circa l'1,6% sono argon e metano, che si trovano principalmente negli strati superiori del guscio d'aria. Con l'aiuto di sonde spaziali, nell'atmosfera sono stati trovati anche altri composti gassosi:

• acetilene;
• metilacetilene;
• diacetilene;
• etano;
• propano;
• diossido di carbonio.

Sono presenti piccole quantità di cianuro, elio e monossido di carbonio. Non è stato trovato ossigeno libero nell'atmosfera di Titano.

Nonostante una densità così elevata del guscio aria-gas del satellite, l'assenza di un forte campo magnetico influisce sullo stato degli strati superficiali dell'atmosfera. L'alta atmosfera è esposta al vento solare e alle radiazioni cosmiche. L'azoto (N) sotto l'influenza di questi fattori reagisce, formando una serie di curiosi composti contenenti azoto. La maggior parte di alcuni dei composti si deposita sulla superficie del satellite, conferendogli una tinta leggermente arancione. Interessante anche la storia del metano. La sua composizione nell'atmosfera di Titano è stabile, anche se a causa di influenze esterne, questo gas leggero potrebbe essere evaporato molto tempo fa.

Osservando a strati l'atmosfera del satellite, si può notare un dettaglio curioso. Il guscio d'aria su Titano è allungato in altezza ed è chiaramente diviso in due strati: vicino alla superficie e ad alta quota. La troposfera inizia a un'altitudine di 35 km. e termina con la tropopausa ad altitudini di 50 km. Qui ci sono temperature costantemente basse di -170⁰ C. Inoltre, con l'altitudine, la temperatura scende a -120 gradi Celsius. La ionosfera di Titano inizia a un'altitudine di 1000-1200 km.

Si presume che questa composizione dell'atmosfera di Titano sia dovuta al suo passato vulcanico attivo. Gli strati d'aria saturi di vapori di ammoniaca decomposti in azoto e idrogeno sotto l'influenza dell'ultravioletto cosmico e altri componenti sono il risultato di reazioni fisico-chimiche. Essendo più pesante, l'azoto affondò e divenne il componente principale dell'atmosfera di titanio. L'idrogeno, a causa delle deboli forze gravitazionali del satellite, è fuggito nello spazio.

Gli strati dell'atmosfera di Titano, l'interazione della sua composizione chimica con il campo magnetico di un corpo celeste contribuiscono al fatto che il satellite ha il proprio clima. Le stagioni su Titano cambiano come le stagioni sulla Terra. In un momento in cui un lato del satellite è rivolto verso il Sole, Titano sta precipitando nell'estate. Tempeste e uragani imperversano nella sua atmosfera. Gli strati d'aria riscaldati dalla luce solare sono in costante convezione, generando forti venti e movimenti significativi delle masse nuvolose. Ad altitudini di 30 km, la velocità del vento raggiunge i 30 m/s. Più alta, più intensa e potente è la turbolenza delle masse d'aria. A differenza della Terra, le masse nuvolose su Titano sono concentrate nelle regioni polari.

La concentrazione di metano nell'alta atmosfera spiega l'aumento della temperatura sulla superficie del satellite dovuto all'effetto serra. Tuttavia, la presenza di molecole organiche nella composizione delle masse d'aria consente all'ultravioletto di penetrare liberamente in entrambe le direzioni, raffreddando lo strato superficiale della crosta di titanio. La temperatura superficiale è -180⁰С. La differenza tra le temperature ai poli e all'equatore è trascurabile - solo 3 gradi.

L'alta pressione e le basse temperature contribuiscono al fatto che le molecole d'acqua nell'atmosfera del satellite evaporano completamente (congelano).

La struttura del satellite: dal guscio esterno al nucleo

L'ipotesi e le congetture sulla struttura di un corpo celeste così grande si basavano principalmente sui dati delle osservazioni ottiche terrestri. La densa atmosfera di Titano ha spinto gli scienziati verso l'ipotesi della composizione del gas del satellite, simile alla composizione del pianeta madre. Tuttavia, dopo i voli delle sonde spaziali Pioneer 11 e Voyager 2, è diventato chiaro che si tratta di un corpo celeste la cui struttura è solida e stabile.

Oggi si ritiene che Titano abbia una crosta simile a quella terrestre. Il diametro del nucleo è di circa 3400 km, che è più della metà del diametro del corpo celeste. Tra il nucleo e la crosta c'è uno strato di ghiaccio, che differisce nella sua composizione. Probabilmente, a certe profondità, il ghiaccio si trasforma in una struttura liquida. Un confronto delle immagini prese dall'AMS di Cassini con una differenza di due anni ha indicato la presenza di uno spostamento dello strato superficiale del satellite. Questa informazione ha dato agli scienziati una ragione per credere che la superficie del satellite poggi su uno strato liquido, costituito da acqua e ammoniaca disciolta. Lo spostamento della crosta è causato dall'interazione delle forze gravitazionali e dalla circolazione dell'atmosfera.

Nella sua composizione, Titano è una combinazione di ghiaccio e rocce silicatiche in proporzioni uguali, che è molto simile alla struttura interna di Ganimede e Tritone. Tuttavia, a causa della presenza di un denso guscio d'aria, la struttura del satellite presenta differenze e specificità proprie.

Le principali caratteristiche di un satellite distante

La semplice presenza di un'atmosfera su Titano lo rende unico e interessante per ulteriori studi. Un'altra cosa è che il clou principale del lontano satellite di Saturno è la presenza di grandi volumi di liquido su di esso. Questo pianeta fallito è caratterizzato da laghi e mari, in cui schizzano onde di metano ed etano al posto dell'acqua. Il satellite ha accumuli di ghiaccio cosmico sulla superficie, che deve la sua origine all'acqua e all'ammoniaca.

La prova dell'esistenza di materia liquida sulla superficie di Titano proveniva da fotografie di un enorme bacino più grande del Mar Caspio in area. L'enorme mare di idrocarburi liquidi è chiamato Mare di Kraken. Secondo la sua composizione, è un enorme serbatoio naturale di gas liquefatti: etano, propano e metano. Un altro grande accumulo di fluidi su Titano è il Mare di Ligeia. La maggior parte dei laghi è concentrata nell'emisfero settentrionale di Titano, il che aumenta notevolmente la riflettività di un lontano corpo celeste. Dopo la missione Cassini, è apparso chiaro che la superficie è ricoperta per il 30-40% da materia liquida raccolta in mari e laghi naturali.

Una quantità così grande di metano ed etano, che si trovano allo stato congelato, contribuisce allo sviluppo di alcune forme di vita. No, questi non saranno organismi terrestri abituali, tuttavia, in tali condizioni, possono aver luogo organismi viventi su Titano. Ci sono abbastanza componenti e sostanze chimiche sul satellite per la formazione di organismi e la loro successiva esistenza.

Cronologia della moderna esplorazione dei Titani

Tutto iniziò con la modesta missione della sonda americana Pioneer 11, che nel 1979 riuscì a fornire agli scienziati le prime immagini di un satellite lontano. Per molto tempo le informazioni ricevute dal Pioneer sono state di scarso interesse per gli astrofisici. I progressi nello studio delle vicinanze di Saturno sono avvenuti dopo le visite della Voyager in questa regione del sistema solare, che hanno fornito immagini più dettagliate del satellite, prese da una distanza di 5000 km. Gli scienziati hanno ricevuto dati più accurati sulle dimensioni di questo gigante, è stata confermata la versione sull'esistenza di una densa atmosfera del satellite.

Il volo del pioniere

Le immagini a infrarossi riprese dal telescopio spaziale Hubble hanno fornito agli scienziati informazioni sulla composizione dell'atmosfera lunare. Per la prima volta sul disco planetario sono state identificate regioni chiare e oscure, la cui natura è rimasta sconosciuta. Per la prima volta è nata una teoria secondo cui la superficie di Titano è ricoperta in alcuni punti di ghiaccio, che aumenta la riflettività del corpo celeste.

Il successo nel campo della ricerca è arrivato insieme alle informazioni ricevute dalla stazione interplanetaria automatica Cassini. Lanciata nel 1997, la missione Cassini è uno sviluppo comune dell'ESA alla NASA. Saturno divenne l'obiettivo principale della ricerca, ma i suoi satelliti non furono lasciati senza attenzione. Quindi, per studiare Titano, il programma di volo includeva la fase di atterraggio sulla superficie del satellite di Saturno della sonda Huygens. Questo dispositivo, creato dagli sforzi della NASA e dell'agenzia spaziale italiana, il cui team ha deciso di celebrare l'anniversario del loro glorioso connazionale Giovanni Cassini, avrebbe dovuto scendere sulla superficie di Titano.

Cassini in orbita attorno a Saturno

Per 4 anni Cassini ha continuato a lavorare nelle vicinanze di Saturno. Durante questo periodo, AMS ha volato venti volte vicino a Titano, ricevendo costantemente nuovi dati sul satellite e sul suo comportamento. Già un atterraggio della sonda Huygens su Titano, avvenuto il 14 marzo 2007, è considerato un enorme successo per l'intera missione. Nonostante ciò, viste le capacità tecniche della stazione Cassini e le sue grandi potenzialità, si è deciso di proseguire le ricerche su Saturno e sui suoi satelliti fino al 2017.

Il volo di Cassini e l'atterraggio della navicella spaziale Huygens hanno fornito agli scienziati informazioni complete su cosa sia veramente Titano. Fotografie e riprese video della superficie della luna di Saturno hanno dimostrato che gli strati superiori della crosta sono una miscela di fango e ghiaccio gassoso. I principali frammenti del suolo sono pietre e ciottoli. Il paesaggio di Titano è un'alternanza di aree solide ed elevate con pianure. Durante lo sbarco sono state scattate delle foto del paesaggio, che segnavano chiaramente i letti dei fiumi e la costa.

Foto di Titano dalla Huygens

Titano oggi e domani

Non è noto come finirà l'ulteriore studio del satellite più grande. Si presume che le condizioni create nei laboratori terrestri, simili a quelle esistenti su Titano, faranno luce sulla versione della possibilità dell'esistenza di forme di vita. I voli di sonde spaziali in questa regione dello spazio non sono ancora pianificati. Le informazioni ottenute sono sufficienti per modellare Titano in condizioni terrestri. Quanto saranno utili questi studi, solo il tempo lo dirà. Resta solo da aspettare e sperare che Titan sveli i suoi segreti in futuro, dando speranza per il suo sviluppo.

Tre vedute di Titano, una luna di Saturno dalla sonda Cassini. A sinistra: in colori naturali, creati da immagini scattate con tre filtri sensibili alla luce rossa, verde e viola. Come quello Il titanio guarderà all'occhio umano. Al centro: un'immagine nel vicino infrarosso che mostra la superficie. A destra: composizione in falsi colori di un'immagine nel visibile e di due immagini a infrarossi. Appaiono aree verdi dove Cassini poteva vedere la superficie; il rosso rappresenta le aree situate nella stratosfera di Titano. Ricevuto il 16 aprile 2005 a distanze da 168.200 a 173.000 km. Fonte: NASA/JPL.

Foto di Titano dalla Voyager 2, scattata il 23 agosto 1981, da una distanza di 2,3 milioni di km. L'emisfero australe appare più chiaro, con una fascia chiara all'equatore e un collare scuro al polo nord. Tutte queste bande sono associate alla circolazione delle nuvole nell'atmosfera di Titano. Fonte: NASA/JPL.

Confronto delle dimensioni della Terra e di Titano