كم يبعد تيتان عن الأرض؟
تيتان هو القمر السادس لكوكب زحل ، سادس كوكب من الشمس.
معظم
هذا القمر العملاق هو القمر الوحيد فيهنظام شمسي بجو كثيف. بالإضافة إلى ذلك ، هذا هو العالم الوحيد إلى جانب الأرض ، الذي توجد على سطحه أنهار وبحيرات وبحار. مثل الأرض ، يتكون الغلاف الجوي لتيتان بشكل أساسي من النيتروجين وكميات صغيرة من الميثان. هذا هو المكان الوحيد في المجموعة الشمسية ، إلى جانب الأرض ، حيث ، كما تعلم ، توجد دورة مألوفة من السوائل. تسقط من الغيوم على سطح القمر وتملأ البحيرات والبحار ، ثم تتبخر وتتبخر مرة أخرى في السماء. ويعتقد أيضًا أن تيتان بها محيط جليدي مشابه في ملوحة البحر الميت.
الحجم والمسافة
يبلغ نصف قطر تيتان حوالي 2575 كيلومترًا.هو تقريبا أوسع من القمر بنسبة 50%. يبعد تيتان حوالي 1.2 مليون كيلومتر عن زحل، وهو في حد ذاته يبعد حوالي 1.4 مليار كيلومتر عن الشمس، أو حوالي 9.5 وحدة فلكية. (الوحدات الفلكية). واحد. هي المسافة من الأرض إلى الشمس. يستغرق ضوء الشمس حوالي 80 دقيقة للوصول إلى تيتان؛ بسبب المسافة الكبيرة بينهما، فإن ضوء الشمس على زحل وتيتان أضعف بنحو 100 مرة من ضوء الشمس على الأرض.
يستغرق تيتان 15 يومًاو22 ساعة لإكمال ثورة كاملة حول زحل. مثل قمر الأرض، يظهر تيتان دائمًا نفس "الوجه" للكوكب أثناء دورانه. يستغرق زحل حوالي 29 سنة أرضية ليدور حول الشمس، ويميل محور دوران العملاق الغازي مثل الأرض، مما يعني تغير الفصول. صحيح أن كل موسم من هذا القبيل يستمر أكثر من سبع سنوات أرضية. كل واحد منهم على تيتان يتبع نفس الجدول الزمني لكوكب زحل، حيث تستمر الفصول أكثر من سبع سنوات أرضية، وتستغرق الدورة الكاملة 29 سنة أرضية.
تشكيل - تكوين
العلماء ليسوا متأكدين من أصول تيتان.ومع ذلك، فإن الغلاف الجوي يوفر فكرة. قامت عدة أدوات تابعة لناسا ووكالة الفضاء الأوروبية كاسيني-هويجنز بقياس نظائر النيتروجين-14 والنيتروجين-15 في الغلاف الجوي لتيتان. وجدت الأدوات أن نسبة نظائر النيتروجين على تيتان تشبه إلى حد كبير نسبة نظائر النيتروجين في المذنبات من سحابة أورت، وهي كرة مكونة من مئات المليارات من الأجسام الجليدية التي يُعتقد أنها تدور حول الشمس على مسافة تتراوح بين 5000 إلى 100000 وحدة فلكية. - حوالي 150 مليون كم. تشير نسبة النيتروجين في الغلاف الجوي لتيتان إلى أن اللبنات الأساسية لهذا القمر تشكلت في وقت مبكر من تاريخ النظام الشمسي في نفس القرص البارد من الغاز والغبار الذي شكلت الشمس (ما يسمى السديم الشمسي الأولي)،
سطح - المظهر الخارجي
بالمناسبة ، سطح تيتان هو واحد من أكثرهاعلى غرار أماكن الأرض في النظام الشمسي ، على الرغم من أن درجات الحرارة هناك أقل بكثير ، و "الغلاف" نفسه له تركيبة كيميائية مختلفة. الجو بارد جدًا هنا (-179 درجة مئوية) لدرجة أن الجليد من الماء يبدو أشبه بالصخور. على تيتان ، كما هو الحال على الأرض ، يكون النشاط البركاني ممكنًا ، ولكن مع الماء السائل "الحمم البركانية" بدلاً من الصخور المنصهرة. يتكون سطح تيتان من تيارات الميثان والإيثان التي تقطع مجاري الأنهار وتملأ البحيرات الكبيرة بالغاز الطبيعي المسال. لا يوجد عالم آخر في النظام الشمسي غير الأرض لديه مثل هذا النشاط السائل على سطحه.
الغلاف الجوي
نظامنا الشمسي هو موطن للمزيدأكثر من 150 قمراً ، لكن تيتان فريد من نوعه من حيث أنه القمر الوحيد الذي يتمتع بجو كثيف. على سطح تيتان ، يكون الضغط الجوي أعلى بحوالي 60٪ منه على الأرض - تقريبًا نفس الشعور الذي يشعر به الشخص إذا سبح حوالي 15 مترًا تحت سطح المحيط على الأرض. نظرًا لأن تيتان أقل كتلة من الأرض ، فإن جاذبيتها لا تحمل غلافها الغازي بنفس القدر ، لذلك يمتد الغلاف الجوي إلى ارتفاع 10 أضعاف ارتفاع الأرض - ما يقرب من 600 كيلومتر في الفضاء.
يتكون الغلاف الجوي لتيتان في الغالب من النيتروجين(حوالي 95٪) وميثان (حوالي 5٪) مع كمية قليلة من المركبات الأخرى الغنية بالكربون. في مكان مرتفع في الغلاف الجوي لتيتان ، يتم فصل جزيئات الميثان والنيتروجين بواسطة الأشعة فوق البنفسجية من الشمس والجزيئات عالية الطاقة المتسارعة في المجال المغناطيسي لزحل. تتحد أجزاء من هذه الجزيئات لتكوين مواد كيميائية عضوية مختلفة (مواد تحتوي على الكربون والهيدروجين) وغالبًا ما تشتمل على النيتروجين والأكسجين وعناصر أخرى ضرورية للحياة على الأرض. بعض المركبات التي تشكلت من هذا الانهيار وإعادة تدوير الميثان والنيتروجين تخلق نوعًا من الضباب الدخاني - ضباب برتقالي كثيف يجعل من الصعب رؤية سطح القمر من الفضاء. (ومع ذلك ، يمكن للمركبات الفضائية والتلسكوبات أن ترى من خلال الضباب عند أطوال موجية معينة من الضوء خارج العين البشرية).
كيف تمت دراسة تيتان وما هي البعثات التي تنتظره؟
"كاسيني هيغنز"
الفضاء منذ أكثر من عشر سنواتشاركت مركبة الفضاء كاسيني التابعة لناسا عجائب كوكب زحل وعائلته من أقماره الجليدية، لتأخذنا إلى عوالم مذهلة. أوصلت كاسيني راكبا إلى نظام قمر زحل - مسبار هويجنز الأوروبي - أول جسم اصطناعي يهبط على كوكب في النظام الشمسي الخارجي البعيد
بعد 20 عامًا في الفضاء ، تم استكشاف 13 عامًا منهازحل ، نفد وقود السفينة. لحماية أقمار الكوكب ، أوضحت ناسا ، تم إرسال كاسيني في مهمة نهائية جريئة حسمت مصيرها. في 15 سبتمبر 2017 ، الساعة 14:55:06 بتوقيت موسكو ، أكملت المركبة الفضائية مهمتها التي استمرت 20 عامًا في نظام زحل واحترقت في الغلاف الجوي لعملاق الغاز ، بعد أن تمكنت من تسميم أحدث البيانات حول الغاز العملاق أرض. تبث ناسا الدقائق الأخيرة من حياة المسبار الفضائي على الهواء مباشرة.
أظهرت كاسيني-هويجنز أن تيتان هو أحد الكواكبأكثر العوالم التي واجهناها شبيهة بالأرض، وتسلط الضوء على تاريخ كوكبنا الأصلي. والحقيقة هي أن كاسيني كانت، بمعنى ما، آلة الزمن. لقد حدد العمليات التي من المحتمل أن تشكل تطور نظامنا الشمسي. مكنت مهمة كاسيني الطويلة من مراقبة الطقس والتغيرات الموسمية على كوكب آخر. أظهرت المهمة أن أقمار زحل هي عوالم فريدة لها قصصها الخاصة لترويها.
أظهرت Cassini-Huygens أن Titan هو واحد منأكثر العوالم الشبيهة بالأرض التي واجهناها ، وتلقي الضوء على تاريخ كوكبنا. النقطة المهمة هي أن كاسيني كانت بمعنى ما آلة زمن. حدد العمليات التي من المحتمل أن شكلت تطور نظامنا الشمسي. جعلت مهمة كاسيني الطويلة من الممكن مراقبة الطقس والتغيرات الموسمية على كوكب آخر. كشفت البعثة أن أقمار زحل عوالم فريدة يمكنها أن تحكي قصصها. أظهرت قياسات عديدة لجاذبية تيتان بواسطة مركبة كاسيني الفضائية أن القمر يخفي محيطًا جوفيًا من الماء السائل (ربما يختلط بالأملاح والأمونيا).
مسبار وكالة الفضاء الأوروبيةقام هيجنز أيضًا بقياس إشارات الراديو أثناء هبوطه إلى السطح في عام 2005، مما قدم دليلاً قويًا على وجود محيط يتراوح بين 55 إلى 80 كيلومترًا تحت الأرض الجليدية. إن اكتشاف محيط عالمي من الماء السائل يضيف تيتان إلى مجموعة من العوالم في نظامنا الشمسي التي يمكن أن تستضيف بيئات صالحة للسكن. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تكون أنهار تيتان وبحيرات وبحار الميثان السائل والإيثان بمثابة بيئات صالحة للسكن على سطح القمر، على الرغم من أن أي حياة هناك من المحتمل أن تكون مختلفة تمامًا عن الحياة على الأرض. على الرغم من عدم وجود دليل حتى الآن على وجود حياة على تيتان، إلا أن كيمياءه المعقدة وبيئته الفريدة جعلت منه وجهة لمزيد من البحث.
اليعسوب
في صيف عام 2019 ، أعلنت وكالة ناسا أن الهدف التاليفي النظام الشمسي - عالم تيتان الفريد والغني بالعضوية. لتعزيز البحث عن اللبنات الأساسية للحياة ، ستأخذ مهمة Dragonfly عدة طلعات جوية لاستكشاف واستكشاف المناطق حول القمر الجليدي لزحل.
كان من المقرر في الأصل إطلاق Dragonfly2026 مع الوصول في 2034. ومع ذلك، في سبتمبر 2020، طلبت ناسا من فريق Dragonfly توضيح موعد بديل للاستعداد للإطلاق وهو عام 2027. لن تكون هناك حاجة لأي تغييرات على بنية المهمة لاستيعاب هذا التاريخ الجديد، ولن يؤثر الإطلاق في تاريخ لاحق على عمليات Dragonfly.
سوف تطير الطائرات العمودية بالعشراتمواقع واعدة على تيتان بحثًا عن العمليات الكيميائية قبل الحيوية المشتركة بين تيتان والأرض. يمثل Dragonfly أول رحلة لمركبة علمية متعددة المروحيات تابعة لناسا على كوكب آخر؛ لديها ثمانية دوارات وتطير مثل طائرة بدون طيار كبيرة. وسوف تستفيد من الغلاف الجوي الكثيف لتيتان - وهو أكثر كثافة بأربع مرات من الأرض - لتصبح أول مركبة تحمل حمولتها العلمية بالكامل إلى مواقع جديدة للوصول المتكرر والموجه إلى المواد السطحية.
التيتانيوم هو مماثل لوقت مبكر جدا من الأرض ويمكن أن يوفر دليلًا على كيفية نشوء الحياة على كوكبنا. خلال مهمتها الأساسية التي تبلغ 2.7 عام ، ستستكشف Dragonfly بيئة متنوعة من الكثبان الرملية العضوية إلى قاع فوهة البركان ، حيث تتعايش المياه السائلة والمواد العضوية المعقدة ذات مرة لعشرات الآلاف من السنين. ستدرس أدواته مدى تقدم كيمياء البريبايوتيك. كما سيبحثون في خصائص الغلاف الجوي للقمر وسطحه ومحيطه الجوفي وخزاناته السائلة. بالإضافة إلى ذلك ، ستبحث الأدوات عن أدلة كيميائية للحياة الماضية أو الحالية.
كيف سيظل تيتان مفيدًا للبشرية؟
أولاً، دعونا نوضح أن تيتان هوقمر يشبه الكوكب من نواحٍ عديدة. وله غلاف جوي سميك يعادل حوالي 1.5 مرة الضغط على سطح الغلاف الجوي للأرض. ولا يتمتع أي من الأقمار الصناعية الأخرى البالغ عددها 177 قمرًا صناعيًا في النظام الشمسي بمثل هذا الغلاف الجوي. بالإضافة إلى ذلك، تيتان هو المكان الوحيد في النظام الشمسي، غير الأرض، الذي توجد به سوائل مستقرة على السطح: على سطح تيتان توجد بحيرات وبحار. لذا، تيتان عالم رائع ومشابه جدًا للأرض.
الجو الكثيف لتيتان مفيد لأنهيعني أنك لست بحاجة إلى ارتداء بدلة فضاء ضخمة عندما تكون على تيتان. لكن السبب الرئيسي الذي أحبه بسيط: جو تيتان سيساعدنا على البقاء. في الفضاء ، الإشعاع مميت. تخترق جسيمات الطاقة القادمة من الشمس ، وخاصة الأشعة الكونية المجرية (GCR) ، الأنسجة البشرية ، مسببة السرطان والضعف الإدراكي. للبقاء ضمن حدود ناسا الحالية لمخاطر الإصابة بالسرطان ، يمكن لرواد الفضاء السفر إلى ما وراء المدار الأرضي المنخفض (LEO) لما يصل إلى 200 يوم ؛ من المحتمل أن تستغرق الرحلة إلى المريخ أكثر من 600 يوم. لكن هذه الجسيمات المدمرة لا يمكنها الوصول إلى سطح تيتان. يمتصها الغلاف الجوي ، مما يعني أنها بيئة آمنة للإنسان. الغلاف الجوي للمريخ ليس كثيفًا بدرجة كافية لتوفير حماية موثوقة من GCR والأرض.
يستطيع الأشخاص الذين يعيشون على تيتان المشي (أو،بدلا من ذلك، القفز — نظرًا لأن الجاذبية تبلغ 14 بالمائة من جاذبية الأرض، أي أقل بقليل من جاذبية القمر) يرتدون بدلات للتدفئة. تيتان بارد (درجة حرارة السطح حوالي -290 درجة فهرنهايت). وسيحتاج الناس إلى ارتداء أجهزة التنفس لتنفس الأكسجين، لأن الغلاف الجوي يتكون في معظمه من النيتروجين. الضوء على تيتان خافت بعض الشيء، كما هو الحال بعد غروب الشمس هنا على الأرض، وذلك بسبب جزيئات الضباب في الغلاف الجوي الكثيف. الأشخاص الذين يعيشون في أحد نصفي الكرة الأرضية لتيتان، ويواجهون زحل دائمًا، سيكون لديهم منظر رائع للكوكب الحلقي.
مضحك حقًا (وربما مفيد)الأمر هو أنه بفضل الجاذبية المنخفضة والجو الكثيف ، يمكن للأشخاص على تيتان الطيران بسهولة تحت قوتهم إذا ربطوا أجنحتهم بأيديهم! في المستقبل ، يمكن للناس ركوب القوارب في البحيرات والبحار ، والتي توجد في الغالب في خطوط العرض العليا.
لأن تيتان بارد جدًا، كل الماءتتكون البحيرات والبحار المتجمدة من الميثان السائل والإيثان. هذه الهيدروكربونات (مثل الغاز الطبيعي هنا على الأرض) متوفرة بكثرة على تيتان، ليس فقط في البحيرات والبحار، ولكن على السطح وفي الغلاف الجوي. أنها توفر مصدرا جاهزا للمواد اللازمة لإنشاء مواد البناء مثل البلاستيك. يمكن للبشر حرق الميثان للحصول على الطاقة، وربما باستخدام مفاعل نووي لتحليل الماء كهربائيًا (نظرًا لأن الغلاف الجوي لتيتان لا يحتوي على الأكسجين الذي نحتاجه لحرق الميثان).
في الآونة الأخيرة، قام علماء الفلك بقياس عمقبحر كبير من الميثان على تيتان. وتبين أنه لا يقل عن 0.3 كم: وهذا يكفي لدراسته على غواصة آلية. اتضح أن عمق بحر سينوس الصغير، الذي يقع على تيتان، يبلغ 85 م، ولكن أكبر بحر كراكن لم يتم قياسه بعد. يتكون كلا الخزانين من خليط من الإيثان والميثان، المكون الثاني هو السائد. هذه كمية هائلة من الطاقة.
خيار آخر للطاقة الكيميائية هو هدرجة الأسيتيلين (أي 3H 2 + C 2 H 2) ؛ يوجد كل من الهيدروجين والأسيتيلين في الغلاف الجوي لتيتان.
بالإضافة إلى ذلك، قد نفكر في هذا الاحتمالاستخدام توربينات الرياح كمصدر بديل للطاقة. تبلغ كثافة الهواء على تيتان حوالي خمس مرات أكبر من كثافة الهواء على الأرض، وبالتالي فإن طاقة الرياح المحتملة كبيرة. على الرغم من عدم وجود رياح كثيرة على سطح تيتان (تظهر قياسات كاسيني أن سرعة الرياح تبلغ حوالي 1 م/ث؛ وللمقارنة، تبلغ سرعة الرياح النموذجية على الأرض حوالي 4 م/ث)، أظهرت قياسات هيغنز أن سرعة الرياح تبلغ حوالي 20 مترًا في الثانية عند ويعني ارتفاع 40 كيلومتراً أن مزارع الرياح المحمولة جواً يمكن أن تنتج مئات الميغاواط من الطاقة.
ما المشكلة؟
إذا كان Titan جيدًا ومثيرًا للاهتمام ، فلماذا لم يتم إتقانه بعد؟ لماذا يتم توجيه معظم البعثات إلى المريخ والقمر؟ المشكلة هي المسافة.
يمكن أن يختلف وقت الرحلة إلى زحل من 4سنوات تصل إلى ما يقرب من 7 سنوات ، اعتمادًا على العلاقة المدارية بالأرض وقت الإطلاق. بدون تقدم كبير في الطاقة ، فإن هذا يعني رحلة طويلة للغاية من وإلى أي مستعمرة محتملة.
وبالإضافة إلى ذلك، هناك الكثير للتغلب عليهالعقبات، وليس أقلها معرفة كيف سيعيش الناس ويعملون في ظل الجاذبية الصغرى. بالإضافة إلى ذلك، فإن زراعة الغذاء على تيتان باستخدام المحاصيل كما نفعل هنا على الأرض لن تكون فعالة نظرًا لانخفاض تدفق الطاقة الشمسية التي تصل إلى سطح تيتان وانخفاض كفاءة عملية التمثيل الضوئي هنا على الأرض. سيحتاج الناس على تيتان إلى التكنولوجيا الحيوية والمنتجات غير التقليدية. ربما سيتمكن البشر المستقبليون على تيتان من استخدام نوع ما من التمثيل الضوئي الاصطناعي.
يبقى فقط انتظار انفراج في العلم.
قراءة المزيد
الإجهاض والعلم: ماذا سيحدث للأطفال الذين سينجبون
اقترح العلماء استعمار القمر الصناعي لسيريس
انظر إلى أندر صواعق البرق: النفاثة الزرقاء والقزم المأخوذة من محطة الفضاء الدولية