Saturnmond Titan ist der Erde bemerkenswert ähnlich. Welche Pläne hat die Menschheit dafür?

Wie weit ist Titan von der Erde entfernt?

Titan ist der sechste Mond des Planeten Saturn, der sechste Planet von der Sonne.

Die meisten

Der große Saturnmond Titan ist eine eisige Welt.Die Oberfläche ist vollständig von der nebligen Atmosphäre eines goldenen Farbtons verdeckt. Titan ist der zweitgrößte Mond in unserem Sonnensystem. Nur der Satellit von Jupiter - Ganymed - ist größer und dann nur um 2%. Titan ist größer als der Mond der Erde und sogar größer als der Planet Merkur.

Dieser riesige Mond ist der einzige Mond inEin Sonnensystem mit einer dichten Atmosphäre. Darüber hinaus ist es die einzige Welt neben der Erde, auf deren Oberfläche sich Flüsse, Seen und Meere befinden. Wie die Erde besteht auch die Titanatmosphäre hauptsächlich aus Stickstoff und geringen Mengen Methan. Dies ist neben der Erde der einzige Ort im Sonnensystem, an dem, wie Sie wissen, ein vertrauter Flüssigkeitskreislauf stattfindet. Von den Wolken fallen sie auf die Oberfläche des Mondes und füllen die Seen und Meere und verdampfen dann und verdunsten zurück in den Himmel. Es wird auch angenommen, dass Titan einen Sub-Eis-Ozean hat, dessen Salzgehalt dem des Toten Meeres ähnelt.

Größe und Entfernung

Der Radius von Titan beträgt ca. 2.575 Kilometer,es ist fast 50% breiter als der Mond. Titan befindet sich ungefähr 1,2 Millionen Kilometer vom Saturn entfernt, was an sich ungefähr 1,4 Milliarden Kilometer von der Sonne oder ungefähr 9,5 AE entfernt ist. (astronomische Einheiten). Ein Au Ist die Entfernung von der Erde zur Sonne. Licht von der Sonne erreicht Titan in ungefähr 80 Minuten; Aufgrund der großen Entfernung ist das Sonnenlicht auf Saturn und Titan etwa 100-mal schwächer als auf der Erde.

Titan dauert 15 Tage und 22 StundenSchließe eine Revolution um den Saturn ab. Wie der Mond der Erde zeigt Titan dem Planeten immer das gleiche "Gesicht", wie er umkreist. Saturn braucht ungefähr 29 Erdjahre, um die Sonne zu umkreisen, und die Rotationsachse des Gasriesen ist wie die Erde geneigt, was bedeutet, dass sich die Jahreszeiten ändern. Es stimmt, jede solche Jahreszeit dauert mehr als sieben Erdjahre. Jeder von ihnen auf Titan hat den gleichen Zeitplan wie der Saturn - die Jahreszeiten dauern mehr als sieben Erdjahre, ein vollständiger Zyklus dauert 29 Erdjahre.

Formation

Wissenschaftler sind sich über die Herkunft von Titan nicht sicher.Die Atmosphäre liefert jedoch einen Hinweis. Mehrere Cassini-Huygens-Instrumente der NASA und der ESA haben Stickstoff-14- und Stickstoff-15-Isotope in der Titanatmosphäre gemessen. Die Instrumente fanden heraus, dass die Stickstoffisotopenverhältnisse auf Titan den Stickstoffisotopenverhältnissen in Kometen aus der Oort Cloud, einer Kugel aus Hunderten von Milliarden von Eiskörpern, von denen angenommen wird, dass sie die Sonne zwischen 5.000 und 100.000 AU umkreisen, am ähnlichsten sind. - ungefähr 150 Millionen km. Das Stickstoffverhältnis in der Titanatmosphäre legt nahe, dass sich die Bausteine ​​dieses Mondes zu Beginn der Geschichte des Sonnensystems in derselben kalten Gas- und Staubscheibe gebildet haben, die die Sonne gebildet hat (als protosolarer Nebel bezeichnet).

Oberfläche

Die Oberfläche von Titan ist übrigens eine der am meistenähnlich wie die Erdstellen im Sonnensystem, obwohl die Temperaturen dort viel niedriger sind und die "Beschichtung" selbst eine andere chemische Zusammensetzung hat. Hier ist es so kalt (-179 ° C), dass das Eis aus dem Wasser eher wie Felsen aussieht. Auf Titan wie auf der Erde ist vulkanische Aktivität möglich, jedoch mit flüssigem Wasser "Lava" anstelle von geschmolzenem Gestein. Die Oberfläche des Titanen besteht aus Methan- und Ethanströmen, die Flussbetten durchschneiden und große Seen mit Flüssigerdgas füllen. Keine andere Welt im Sonnensystem außer der Erde hat eine solche flüssige Aktivität auf ihrer Oberfläche.

Atmosphäre

Unser Sonnensystem beherbergt mehrals 150 Monde, aber Titan ist insofern einzigartig, als es der einzige Mond mit einer dichten Atmosphäre ist. An der Oberfläche von Titan ist der atmosphärische Druck etwa 60% höher als auf der Erde - ungefähr so, wie sich eine Person fühlen würde, wenn sie etwa 15 Meter unter der Oberfläche im Ozean auf der Erde schwimmt. Da Titan weniger massereich als die Erde ist, hält seine Schwerkraft seine Gashülle nicht so stark, sodass sich die Atmosphäre auf eine Höhe erstreckt, die zehnmal so hoch ist wie die der Erde - fast 600 km in den Weltraum.

Die Atmosphäre des Titanen besteht hauptsächlich aus Stickstoff(ca. 95%) und Methan (ca. 5%) mit einer geringen Menge anderer kohlenstoffreicher Verbindungen. Hoch in der Titanatmosphäre werden Methan- und Stickstoffmoleküle durch ultraviolettes Licht von der Sonne getrennt und hochenergetische Partikel im Saturn-Magnetfeld beschleunigt. Teile dieser Moleküle rekombinieren zu verschiedenen organischen Chemikalien (Substanzen, die Kohlenstoff und Wasserstoff enthalten) und enthalten häufig Stickstoff, Sauerstoff und andere Elemente, die für das Leben auf der Erde wesentlich sind. Einige der Verbindungen, die bei diesem Abbau und Recycling von Methan und Stickstoff entstehen, erzeugen eine Art Smog - einen dicken orangefarbenen Dunst, der es schwierig macht, die Mondoberfläche vom Weltraum aus zu sehen. (Raumfahrzeuge und Teleskope können jedoch bei bestimmten Wellenlängen des Lichts jenseits des menschlichen Auges durch Dunst sehen.)

Wie wurde Titan studiert und welche Missionen warten darauf?

"Cassini-Huygens"

Seit über zehn Jahren RaumDas Cassini-Raumschiff der NASA teilte die Wunder des Saturn und seiner Familie eisiger Monde und führte uns in erstaunliche Welten. Cassini lieferte einen Passagier zum Saturn-Mondsystem - der europäischen Sonde Huygens - dem ersten künstlichen Objekt, das auf einem Planeten im fernen äußeren Sonnensystem landete

Nach 20 Jahren im Weltraum, von denen 13 erforscht wurdenSaturn, dem Schiff ist der Treibstoff ausgegangen. Um die Monde des Planeten zu schützen, wurde Cassini auf eine gewagte letzte Mission geschickt, die sein Schicksal besiegelte. Am 15. September 2017, um 14:55:06 Uhr Moskauer Zeit, beendete das Raumschiff seine 20-jährige Mission im Saturn-System und verbrannte in der Atmosphäre des Gasriesen, nachdem es gelungen war, die neuesten Daten über den Gasriesen zu vergiften Erde. Die NASA übertrug die letzten Minuten des Lebens der Raumsonde live.

Cassini-Huygens hat gezeigt, dass Titan einer von ihnen istdie erdähnlichsten Welten, denen wir begegnet sind, und werfen ein Licht auf die Geschichte unseres Heimatplaneten. Der Punkt ist, dass Cassini in gewisser Weise eine Zeitmaschine war. Er identifizierte die Prozesse, die wahrscheinlich die Entwicklung unseres Sonnensystems prägten. Cassinis lange Mission ermöglichte es, das Wetter und die jahreszeitlichen Veränderungen auf einem anderen Planeten zu beobachten. Die Mission ergab, dass die Monde des Saturn einzigartige Welten sind, die ihre Geschichten erzählen können.

Cassini-Huygens hat gezeigt, dass Titan einer von ihnen istdie erdähnlichsten Welten, denen wir begegnet sind, und werfen ein Licht auf die Geschichte unseres Heimatplaneten. Der Punkt ist, dass Cassini in gewisser Weise eine Zeitmaschine war. Er identifizierte die Prozesse, die wahrscheinlich die Entwicklung unseres Sonnensystems prägten. Die lange Cassini-Mission ermöglichte es, das Wetter und die jahreszeitlichen Veränderungen auf einem anderen Planeten zu beobachten. Die Mission ergab, dass die Monde des Saturn einzigartige Welten sind, die ihre Geschichten erzählen können. Zahlreiche Messungen der Schwerkraft von Titan durch das Cassini-Raumschiff haben gezeigt, dass der Mond einen unterirdischen Ozean aus flüssigem Wasser verbirgt (wahrscheinlich gemischt mit Salzen und Ammoniak).

Sonde der Europäischen WeltraumorganisationHuygens maß auch Funksignale während seines Abstiegs an die Oberfläche im Jahr 2005, was stark auf das Vorhandensein eines Ozeans 55-80 km unter dem eisigen Boden hinwies. Die Entdeckung eines globalen Ozeans aus flüssigem Wasser fügt Titan zu einer Handvoll Welten in unserem Sonnensystem hinzu, die möglicherweise Lebensraum enthalten könnten. Darüber hinaus können Titans Flüsse, Seen und Meere aus flüssigem Methan und Ethan als Lebensräume auf der Mondoberfläche dienen, obwohl sich jedes Leben dort wahrscheinlich stark vom Leben auf der Erde unterscheidet. Obwohl es noch keine Beweise für das Leben auf Titan gibt, haben seine komplexe Chemie und seine einzigartige Umgebung es zu einem Ort für weitere Forschung gemacht.

Libelle

Im Sommer 2019 gab die NASA das nächste Ziel bekanntim Sonnensystem - die einzigartige, reichhaltige organische Welt von Titan. Um die Suche nach den Bausteinen des Lebens voranzutreiben, wird die Libellenmission mehrere Einsätze unternehmen, um die Gebiete um den eisigen Saturnmond zu erkunden und zu erkunden.

Dragonfly sollte ursprünglich um starten2026 mit und Ankunft im Jahr 2034. Im September 2020 bat die NASA das Dragonfly-Team jedoch um ein alternatives Startbereitschaftsdatum im Jahr 2027. Es sind keine Änderungen an der Missionsarchitektur erforderlich, um dieses neue Datum zu berücksichtigen, und ein späterer Start hat keine Auswirkungen auf Dragonfly.

Das Drehflügler fliegt in zehnvielversprechende Standorte auf Titan auf der Suche nach präbiotischen chemischen Prozessen, die sowohl Titan als auch der Erde gemeinsam sind. Dragonfly markiert den ersten Mehrrotor-Wissenschaftsflug der NASA auf einem anderen Planeten. Es hat acht Rotoren und fliegt wie eine große Drohne. Es wird die dichte Atmosphäre des Titanen nutzen - viermal so dicht wie die Erde - und das erste Fahrzeug sein, das seine gesamte wissenschaftliche Nutzlast an neue Standorte liefert, um wiederholbaren und gezielten Zugang zu Oberflächenmaterialien zu erhalten.

Titan ist analog zur sehr frühen Erde undkann einen Hinweis darauf geben, wie Leben auf unserem Planeten entstehen könnte. Während seiner 2,7-jährigen Basismission wird Dragonfly eine vielfältige Umgebung erforschen, von organischen Dünen bis zum Boden eines Einschlagkraters, in der flüssiges Wasser und komplexe organische Materialien, die für das Leben von entscheidender Bedeutung sind, vielleicht Zehntausende von Jahren nebeneinander existierten. Seine Instrumente werden untersuchen, wie weit die präbiotische Chemie fortgeschritten ist. Sie werden auch die Eigenschaften der Mondatmosphäre und -oberfläche, des unterirdischen Ozeans und der Flüssigkeitsreservoirs untersuchen. Darüber hinaus suchen die Werkzeuge nach chemischen Beweisen für vergangene oder gegenwärtige Leben.

Wie wird Titan für die Menschheit noch nützlich sein?

Lassen Sie uns zunächst klarstellen, dass Titan es istder Mond, der in vielerlei Hinsicht eher einem Planeten ähnelt. Es hat eine dicke Atmosphäre, die etwa dem 1,5-fachen des Drucks auf die Erdoberfläche entspricht. Keiner der 177 anderen Satelliten im Sonnensystem hat eine solche Atmosphäre. Darüber hinaus ist Titan neben der Erde der einzige Ort im Sonnensystem mit stabilen Flüssigkeiten auf seiner Oberfläche: Die Oberfläche von Titan hat Seen und Meere. Titan ist also eine wundervolle und sehr erdähnliche Welt.

Die dichte Atmosphäre von Titan ist nützlich, weil esbedeutet, dass Sie keinen sperrigen Raumanzug tragen müssen, wenn Sie auf Titan sind. Aber der Hauptgrund, warum ich es mag, ist einfach: Titans Atmosphäre wird uns helfen, zu überleben. Im Weltraum ist Strahlung tödlich. Energieteilchen der Sonne und insbesondere galaktische kosmische Strahlen (GCR) dringen in menschliches Gewebe ein und verursachen Krebs und kognitive Beeinträchtigungen. Um innerhalb der aktuellen Krebsrisikolimits der NASA zu bleiben, können Astronauten bis zu 200 Tage über den Low Earth Orbit (LEO) hinaus reisen. Eine Reise zum Mars wird wahrscheinlich über 600 Tage dauern. Aber diese zerstörerischen Teilchen können die Oberfläche von Titan nicht erreichen; Sie werden von der Atmosphäre absorbiert, was bedeutet, dass es eine sichere Umgebung für den Menschen ist. Die Marsatmosphäre ist nicht dicht genug, um einen zuverlässigen Schutz vor GCR und der Erde zu bieten.

Menschen, die auf Titan leben, können laufen (oder,eher hüpfen - da die Schwerkraft 14 Prozent der Schwerkraft der Erde ausmacht, etwas weniger als auf dem Mond) in Anzügen, um sich warm zu halten. Auf Titan ist es kalt (Oberflächentemperatur um -290 Grad Fahrenheit). Und die Menschen müssen Atemschutzmasken tragen, um Sauerstoff zu atmen, da die Atmosphäre hauptsächlich aus Stickstoff besteht. Das Licht auf Titan ist etwas dunkel, wie kurz nach Sonnenuntergang hier auf der Erde, aufgrund von Trübungspartikeln in der dichten Atmosphäre. Menschen, die auf derselben Hemisphäre von Titan leben und immer dem Saturn zugewandt sind, haben einen wunderbaren Blick auf den Ringplaneten.

Wirklich lustig (und möglicherweise nützlich)Dank der geringen Schwerkraft und der dichten Atmosphäre können Menschen auf Titan leicht aus eigener Kraft fliegen, wenn sie ihre Flügel an die Hände binden! In Zukunft können die Menschen auf Seen und Meeren Boot fahren, die sich meist in höheren Breiten befinden.

Weil es auf Titan so kalt ist, das ganze WasserGefrorene Seen und Meere bestehen aus flüssigem Methan und Ethan. Diese Kohlenwasserstoffe (wie Erdgas hier auf der Erde) sind auf Titan reichlich vorhanden - nicht nur in Seen und Meeren, sondern auch an der Oberfläche und in der Atmosphäre. Sie sind eine vorgefertigte Materialquelle für die Herstellung von Baumaterialien wie Kunststoffen. Menschen können Methan verbrennen, um Energie zu erzeugen, möglicherweise mithilfe eines Kernreaktors, um Wasser zu elektrolysieren (da die Titanatmosphäre nicht den Sauerstoff enthält, den wir zum Verbrennen von Methan benötigen).

Astronomen haben kürzlich die Tiefe von gemessendas große Methanmeer auf Titan. Es stellte sich heraus, dass es mindestens 0,3 km sind: Dies reicht aus, um es an einem Roboter-U-Boot zu untersuchen. Es stellte sich heraus, dass die Tiefe des kleinen Sinusmeeres, das sich auf Titan befindet, 85 m beträgt. Das größte Krakenmeer wurde noch nicht gemessen. Beide Reservoire bestehen aus einer Mischung von Ethan und Methan, wobei die zweite Komponente überwog. Das ist eine riesige Menge an Energie.

Eine weitere Option für chemische Energie ist die Hydrierung von Acetylen (dh 3H 2 + C 2 H 2); In der Titanatmosphäre sind sowohl Wasserstoff als auch Acetylen vorhanden.

Darüber hinaus können wir berücksichtigenNutzung von Windkraftanlagen als alternative Energiequelle. Die Luftdichte auf Titan ist etwa fünfmal so hoch wie auf der Erde, daher ist die potenzielle Windenergie erheblich. Obwohl auf der Oberfläche des Titanen nicht viel Wind weht (Cassini-Messungen zeigen eine Windgeschwindigkeit von etwa 1 m / s; zum Vergleich beträgt die typische Windgeschwindigkeit auf der Erde etwa 4 m / s), zeigten Messungen der Huygens-Sonde eine Windgeschwindigkeit von etwa 20 Meter pro Sekunde auf einer Höhe von 40 km - das bedeutet, dass angebundene Luftwindparks Hunderte von Megawatt Energie erzeugen können.

Was ist das Problem?

Wenn Titan so gut und interessant ist, warum wurde es dann noch nicht gemeistert? Warum sind die meisten Missionen auf Mars und Mond gerichtet? Das Problem ist die Entfernung.

Die Flugzeit zum Saturn kann von 4 variierenJahre bis zu fast 7 Jahren, abhängig von der Orbitalbeziehung zur Erde zum Zeitpunkt des Starts. Ohne signifikante Fortschritte bei der Energie würde dies eine extrem lange Reise von und zu einer potenziellen Kolonie bedeuten.

Darüber hinaus gibt es vieleHindernisse, nicht zuletzt die Untersuchung, wie Menschen in der Schwerelosigkeit leben und arbeiten werden. Darüber hinaus wird der Anbau von Nahrungsmitteln auf Titan mit Pflanzen wie hier auf der Erde nicht effizient sein, da der geringere Sonnenfluss die Oberfläche des Titans erreicht und die Photosynthese hier auf der Erde bereits gering ist. Die Menschen auf Titan werden Biotechnologie und unkonventionelle Produkte brauchen. Vielleicht können zukünftige Menschen auf Titan eine Art künstliche Photosynthese anwenden.

Es bleibt nur auf einen Durchbruch in der Wissenschaft zu warten.

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