Колко далеч от Земята е Титан?
Титан е шестата луна на планетата Сатурн, шестата планета от Слънцето.
Повечето
Тази гигантска луна е единствената луна вСлънчева система с плътна атмосфера. Освен това това е единственият свят освен Земята, на повърхността на който има реки, езера и морета. Подобно на Земята, атмосферата на Титан е съставена предимно от азот и малки количества метан. Това е единственото място в Слънчевата система, освен Земята, където, както знаете, има познат цикъл от течности. От облаците те падат върху повърхността на Луната и запълват езерата и моретата, а след това се изпаряват и изпаряват обратно в небето. Смята се също, че Титан има подледен океан, който е подобен по соленост на Мъртво море.
Размер и разстояние
Радиусът на Титан е около 2575 километра.той е почти 50% по-широк от Луната. Титан е приблизително на 1,2 милиона километра от Сатурн, който сам по себе си е приблизително на 1,4 милиарда километра от Слънцето или на около 9,5 AU. (астрономически единици). Един a.u. е разстоянието от Земята до Слънцето. Светлината от Слънцето отнема около 80 минути, за да достигне до Титан; Поради голямото им разстояние слънчевата светлина на Сатурн и Титан е около 100 пъти по-слаба, отколкото на Земята.
Titan отнема 15 днии 22 часа за извършване на пълен оборот около Сатурн. Подобно на Луната на Земята, Титан винаги показва едно и също „лице“ към планетата, докато обикаля около нея. На Сатурн са необходими около 29 земни години, за да обиколи Слънцето, а оста на въртене на газовия гигант е наклонена като тази на Земята, което означава, че сезоните се променят. Вярно е, че всеки такъв сезон продължава повече от седем земни години. Всеки от тях на Титан е по същия график като Сатурн - сезоните продължават повече от седем земни години, пълен цикъл отнема 29 земни години.
Формиране
Учените не са сигурни за произхода на Титан.Атмосферата му обаче дава следа. Няколко уреда на НАСА и ЕКА Касини-Хюйгенс измериха изотопите азот-14 и азот-15 в атмосферата на Титан. Уредите установиха, че съотношението на азотните изотопи на Титан е най-подобно на съотношението на азотните изотопи в кометите от облака на Оорт, сфера от стотици милиарди ледени тела, за които се смята, че обикалят около Слънцето на разстояние от 5000 до 100 000 AU. - приблизително 150 милиона км. Съотношението на азот в атмосферата на Титан предполага, че градивните елементи на тази луна са се образували в началото на историята на слънчевата система в същия студен диск от газ и прах, който образува Слънцето (така наречената протослънчева мъглявина),
Повърхност
Между другото, повърхността на Титан е една от най-многоподобно на земните места в Слънчевата система, въпреки че температурите там са много по-ниски, а самото "покритие" има различен химичен състав. Тук е толкова студено (-179 ° C), че ледът от водата прилича повече на скали. На Титан, както и на Земята, е възможна вулканична активност, но с течна вода „лава“ вместо разтопена скала. Повърхността на Титан се формира от потоци метан и етан, които пресичат коритата на реките и запълват големи езера с втечнен природен газ. Никой друг свят в Слънчевата система освен Земята няма такава течна активност на повърхността си.
Атмосфера
Слънчевата ни система е дом на повечеот 150 луни, но Титан е уникален с това, че е единствената луна с плътна атмосфера. На повърхността на Титан атмосферното налягане е с около 60% по-високо от това на Земята - приблизително същото, което човек би усетил, ако плува на около 15 метра под повърхността в океана на Земята. Тъй като Титан е по-малко масивен от Земята, неговата гравитация не задържа своята газова обвивка толкова много, така че атмосферата се простира до надморска височина, 10 пъти по-голяма от тази на Земята - почти 600 км в космоса.
Атмосферата на Титан е предимно азотна(около 95%) и метан (около 5%) с малко количество други богати на въглерод съединения. Високо в атмосферата на Титан молекулите на метан и азот се отделят от ултравиолетовата светлина от Слънцето и високоенергийните частици, ускорени в магнитното поле на Сатурн. Части от тези молекули се рекомбинират, за да образуват различни органични химикали (вещества, съдържащи въглерод и водород) и често включват азот, кислород и други елементи, важни за живота на Земята. Някои от съединенията, образувани от това разграждане и рециклиране на метан и азот, създават вид смог - гъста оранжева мъгла, която прави лунната повърхност трудно видима от космоса. (Въпреки това космическите кораби и телескопите могат да виждат през мъглата на определени дължини на вълната на светлината извън човешкото око.)
Как е изучаван Титан и какви мисии го очакват?
"Касини-Хюйгенс"
За повече от десет години пространствотоКосмическият кораб Касини на НАСА сподели чудесата на Сатурн и семейството му от ледени луни, отвеждайки ни в чудни светове. Касини достави пътник до лунната система на Сатурн - европейската сонда Хюйгенс - първият изкуствен обект, кацнал на планета в далечната външна слънчева система
След 20 години в космоса, 13 от които изследваниСатурн, корабът е свършил горивото. За да защити луните на планетата, обясни НАСА, Касини беше изпратен на дръзка последна мисия, която запечата съдбата му. На 15 септември 2017 г., в 14:55:06 московско време, космическият кораб изпълни 20-годишната си мисия в системата Сатурн и изгоря в атмосферата на газовия гигант, след като успя да отрови последните данни за газовия гигант, за да Земята. НАСА излъчи последните минути от живота на космическата сонда на живо.
Касини-Хюйгенс показа, че Титан е един отнай-подобните на Земята светове, които сме срещали, и хвърлят светлина върху историята на родната ни планета. Факт е, че Касини беше в известен смисъл машина на времето. Той идентифицира процеси, които вероятно са оформили развитието на нашата слънчева система. Дългата мисия на Касини му позволи да наблюдава времето и сезонните промени на друга планета. Мисията показа, че спътниците на Сатурн са уникални светове със собствени истории за разказване.
Касини-Хюйгенс показа, че Титан е един от тяхнай-подобни на Земята светове, които сме срещали, и хвърлят светлина върху историята на нашата родна планета. Въпросът е, че Касини беше в известен смисъл машина на времето. Той идентифицира процесите, които вероятно са оформили развитието на нашата слънчева система. Дългата мисия на Касини направи възможно наблюдението на времето и сезонните промени на друга планета. Мисията разкри, че спътниците на Сатурн са уникални светове, които могат да разказват своите истории. Многобройни измервания на гравитацията на Титан от космическия кораб Касини показват, че Луната крие подземен океан от течна вода (вероятно смесена със соли и амоняк).
Сонда на Европейската космическа агенцияХюйгенс също измерва радиосигнали по време на слизането си на повърхността през 2005 г., което предоставя убедителни доказателства за океан на 55-80 км под ледената земя. Откриването на глобален океан от течна вода добавя Титан към шепата светове в нашата слънчева система, които потенциално биха могли да приемат обитаеми среди. Освен това реките, езерата и моретата от течен метан и етан на Титан могат да служат като обитаема среда на повърхността на Луната, въпреки че всеки живот там вероятно ще бъде много различен от живота на Земята. Въпреки че все още няма доказателства за живот на Титан, неговата сложна химия и уникална среда го превърнаха в дестинация за по-нататъшни изследвания.
водно конче
През лятото на 2019 г. НАСА обяви, че следващата целв Слънчевата система - уникалният, богато органичен свят на Титан. Продължавайки търсенето на градивните елементи на живота, мисията Dragonfly ще предприеме множество полети, за да изследва и изследва районите около ледената луна на Сатурн.
Първоначално Dragonfly трябваше да стартира на2026 г. с и пристигане през 2034 г. Въпреки това през септември 2020 г. НАСА поиска от екипа на Dragonfly да изясни алтернативна дата за готовност за изстрелване през 2027 г. Няма да са необходими промени в архитектурата на мисията, за да се приспособи тази нова дата, а стартирането на по-късна дата няма да повлияе на операциите на Dragonfly.
Роторкрафтът ще лети с десеткиобещаващи места на Титан в търсене на пребиотични химични процеси, общи за Титан и Земята. Dragonfly отбелязва първия полет на НАСА с многороторен научен автомобил на друга планета; има осем ротора и лети като голям дрон. Той ще се възползва от плътната атмосфера на Титан - четири пъти по-плътна от Земята - за да стане първото превозно средство, което някога ще превозва целия си научен полезен товар до нови места за повтарящ се и целенасочен достъп до повърхностните материали.
Титанът е аналог на много ранната Земя иможе да даде улика за това как животът може да възникне на нашата планета. По време на своята 2,7-годишна основна мисия, Dragonfly ще изследва разнообразна среда от органични дюни до дъното на ударния кратер, където течна вода и сложни органични материали, ключови за живота, някога са съществували в продължение на може би десетки хиляди години. Неговите инструменти ще изследват до каква степен е напреднала пребиотичната химия. Те също така ще изследват свойствата на атмосферата и повърхността на Луната, нейните подпочвени океани и течни резервоари. Освен това инструментите ще търсят химически доказателства за миналия или настоящия живот.
Как Титан все още ще бъде полезен на човечеството?
Първо, нека изясним, че Титан елуна, която в много отношения прилича повече на планета. Има плътна атмосфера, която е приблизително 1,5 пъти по-висока от налягането на повърхността на земната атмосфера. Нито един от останалите 177 спътника в Слънчевата система няма такава атмосфера. Освен това Титан е единственото място в Слънчевата система, освен Земята, със стабилни течности на повърхността: на повърхността на Титан има езера и морета. И така, Титан е прекрасен и много подобен свят на Земята.
Плътната атмосфера на Титан е полезна, защото тяозначава, че не е нужно да носите обемни скафандри, когато сте на Титан. Но основната причина, поради която ми харесва, е проста: атмосферата на Титан ще ни помогне да оцелеем. В космоса радиацията е смъртоносна. Енергийните частици от Слънцето и особено галактическите космически лъчи (GCR) проникват в човешките тъкани, причинявайки рак и когнитивни увреждания. За да останат в рамките на настоящите граници на риска от рак на НАСА, астронавтите могат да пътуват извън ниската орбита на Земята (LEO) в продължение на 200 дни; пътуване до Марс вероятно ще отнеме над 600 дни. Но тези разрушителни частици не могат да достигнат повърхността на Титан; те се абсорбират от атмосферата, което означава, че това е безопасна среда за хората. Атмосферата на Марс не е достатъчно гъста, за да осигури надеждна защита от GCR и Земята.
Хората, живеещи на Титан, могат да ходят (или,по-скоро скок — тъй като гравитацията е 14 процента от земната, малко по-малко от Луната), носещи костюми, за да се стоплят. Титан е студен (температурата на повърхността е около -290 градуса по Фаренхайт). И хората ще трябва да носят респиратори, за да дишат кислород, тъй като атмосферата е предимно азотна. Светлината на Титан е малко слаба, като точно след залез слънце тук на Земята, поради частици мъгла в плътната атмосфера. Хората, живеещи в едното полукълбо на Титан, винаги обърнати към Сатурн, ще имат прекрасна гледка към планетата с пръстени.
Наистина смешно (и потенциално полезно)Работата е там, че благодарение на ниската гравитация и плътната атмосфера, хората на Титан могат лесно да летят със собствена сила, ако завържат крилата си на ръцете си! В бъдеще хората могат да ходят с лодка по езера и морета, които са предимно в по-високи географски ширини.
Тъй като Титан е толкова студен, цялата водазамръзнали – езерата и моретата се състоят от течен метан и етан. Тези въглеводороди (като природния газ тук на Земята) са в изобилие на Титан - не само в езерата и моретата, но и на повърхността и в атмосферата. Те осигуряват готов източник на материали за създаване на строителни материали като пластмаси. Хората биха могли да изгарят метан за енергия, може би използвайки ядрен реактор за електролиза на вода (тъй като атмосферата на Титан не съдържа кислорода, който би ни бил необходим за изгаряне на метан).
Наскоро астрономите измериха дълбочината наголямо море от метан на Титан. Оказа се, че е най-малко 0,3 км: това е достатъчно, за да го изследваме на роботизирана подводница. Оказа се, че дълбочината на малкото Синусово море, което се намира на Титан, е 85 м. Но най-голямото море на Kraken все още не е измерено. И двата резервоара се състоят от смес от етан и метан, като преобладава вторият компонент. Това е огромно количество енергия.
Друга възможност за химическа енергия е хидрогенирането на ацетилен (т.е. 3H 2 + C 2 H 2); както водородът, така и ацетиленът присъстват в атмосферата на Титан.
В допълнение, ние може да разгледаме възможносттаизползване на вятърни турбини като алтернативен източник на енергия. Плътността на въздуха на Титан е около пет пъти по-голяма от тази на Земята, така че потенциалната вятърна енергия е значителна. Въпреки че няма много вятър на повърхността на Титан (измерванията на Касини показват скорости на вятъра от около 1 m/s; за сравнение, типичните скорости на вятъра на Земята са около 4 m/s), измерванията на Хюйгенс показват скорост на вятъра от около 20 метра в секунда на надморска височина от 40 км означава, че свързаните въздушни вятърни паркове могат да произвеждат стотици мегавати енергия.
Какъв е проблемът?
Ако Титан е толкова добър и интересен, тогава защо все още не е овладян? Защо повечето мисии са насочени към Марс и Луната? Проблемът е разстоянието.
Времето за полет до Сатурн може да варира от 4години до почти 7 години, в зависимост от орбиталната връзка със Земята по време на изстрелването. Без значителен енергиен напредък това би означавало изключително дълго пътуване до и от която и да е потенциална колония.
Освен това има много за преодоляванепречки, не на последно място от които е научаването как хората ще живеят и работят в микрогравитация. Освен това, отглеждането на храна на Титан с помощта на култури, както правим тук на Земята, не би било ефективно предвид по-ниския поток от слънчева енергия, достигаща до повърхността на Титан, и вече ниската ефективност на фотосинтезата тук на Земята. Хората на Титан ще имат нужда от биотехнологии и нетрадиционни продукти. Може би бъдещите хора на Титан ще могат да използват някакъв вид изкуствена фотосинтеза.
Остава само да се изчака пробив в науката.
Прочетете още
Аборт и наука: какво ще се случи с децата, които ще раждат
Учените предложиха да се колонизира спътникът на Церера
Погледнете най-редките мълнии: синя струя и елф, взети от МКС