כמה רחוק מכדור הארץ טיטאן?
טיטאן הוא הירח השישי של כוכב הלכת שבתאי, כוכב הלכת השישי מהשמש.
הכי הרבה
ירח ענק זה הוא הירח היחיד בומערכת סולארית עם אווירה צפופה. בנוסף, זהו העולם היחיד מלבד כדור הארץ, שעל פניו ישנם נהרות, אגמים וים. כמו כדור הארץ, האטמוספירה של טיטאן מורכבת בעיקר מחנקן וכמויות קטנות של מתאן. זה המקום היחיד במערכת השמש, מלבד כדור הארץ, שבו, כידוע, יש מחזור מוכר של נוזלים. מהעננים הם נופלים על פני הירח וממלאים את האגמים והים, ואז מתאדים ומתנדפים חזרה לשמיים. מאמינים כי לטיטאן יש אוקיינוס תת קרח הדומה במליחותו לים המלח.
גודל ומרחק
הרדיוס של טיטאן הוא כ-2,575 קילומטרים.הוא כמעט רחב יותר ב-50% מהירח. טיטאן נמצא במרחק של כ-1.2 מיליון ק"מ משבתאי, שהוא עצמו נמצא במרחק של כ-1.4 מיליארד ק"מ מהשמש, או כ-9.5 AU. (יחידות אסטרונומיות). אחד א.ו. הוא המרחק מכדור הארץ לשמש. לאור השמש לוקח בערך 80 דקות להגיע לטיטאן; בגלל המרחק הגדול שלהם, אור השמש בשבתאי ובטיטאן חלש בערך פי 100 מאשר בכדור הארץ.
טיטאן לוקח 15 ימיםו 22 שעות להשלמת מהפכה מלאה סביב שבתאי. כמו ירח כדור הארץ, טיטאן תמיד מראה את אותם "פנים" לכוכב הלכת כשהוא מקיף אותו. לשבתאי לוקח כ-29 שנות כדור הארץ להקיף את השמש, וציר הסיבוב של ענקית הגז נוטה כמו של כדור הארץ, כלומר העונות משתנות. נכון, כל עונה כזו נמשכת יותר משבע שנים ארציות. כל אחד מהם בטיטאן נמצא באותו לוח זמנים כמו שבתאי - עונות נמשכות יותר משבע שנות כדור הארץ, מחזור שלם לוקח 29 שנות כדור הארץ.
היווצרות
מדענים אינם בטוחים לגבי מקורותיו של טיטאן.עם זאת, האווירה שלו מספקת רמז. כמה מכשירים של נאס"א ו-ESA Cassini-Huygens מדדו את האיזוטופים חנקן-14 וחנקן-15 באטמוספירה של טיטאן. המכשירים גילו שהיחס בין איזוטופי חנקן בטיטאן דומה ביותר ליחס איזוטופי חנקן בשביטים מענן אורט, כדור של מאות מיליארדי גופים קפואים שנחשבים מקיפים את השמש במרחק של 5,000 עד 100,000 AU. - כ-150 מיליון ק"מ. יחס החנקן באטמוספירה של טיטאן מעיד על כך שאבני הבניין של הירח הזה נוצרו בתחילת ההיסטוריה של מערכת השמש באותה דיסק קרה של גז ואבק ש יצרה את השמש (מה שנקרא ערפילית פרוטוסולרית),
משטח
אגב, פני השטח של טיטאן הם מהכי גדוליםבדומה למקומות כדור הארץ במערכת השמש, אם כי הטמפרטורות שם נמוכות בהרבה, ול"ציפוי "עצמו יש הרכב כימי שונה. כאן כל כך קר (-179 מעלות צלזיוס) שהקרח מהמים נראה יותר כמו סלעים. בטיטאן, כמו בכדור הארץ, אפשרית פעילות וולקנית, אך עם מים נוזלים "לבה" במקום סלע מותך. פני השטח של הטיטאן נוצרים על ידי זרמי מתאן ואתאן החותכים את ערוצי הנהר וממלאים אגמים גדולים בגז טבעי נוזלי. בשום עולם אחר במערכת השמש פרט לכדור הארץ אין פעילות נוזלית כזו על פניו.
אַטמוֹספֵרָה
מערכת השמש שלנו היא ביתם של יותרמ -150 ירחים, אך טיטאן ייחודי בכך שהוא הירח היחיד עם אווירה צפופה. על פני הטיטאן, לחץ האטמוספירה גבוה בכ- 60% מאשר בכדור הארץ - בערך כמו שהאדם היה מרגיש אם שוחה כ- 15 מטרים מתחת לפני השטח באוקיינוס על פני כדור הארץ. מכיוון שטיטאן מסיבי פחות מכדור הארץ, כוח המשיכה שלו אינו מחזיק את מעטפת הגז שלו באותה מידה, ולכן האטמוספירה משתרעת לגובה פי 10 מכדור הארץ - כמעט 600 ק"מ לחלל.
האטמוספירה של טיטאן היא בעיקר חנקן(כ 95%) ומתאן (כ 5%) עם כמות קטנה של תרכובות אחרות עשירות בפחמן. גבוה באטמוספירה של טיטאן, מולקולות מתאן וחנקן מופרדות על ידי אור אולטרה סגול מהשמש וחלקיקי אנרגיה גבוהה מואצים בשדה המגנטי של שבתאי. חלקים ממולקולות אלה מתאחדות מחדש ויוצרים כימיקלים אורגניים שונים (חומרים המכילים פחמן ומימן) ולעתים קרובות כוללים חנקן, חמצן ורכיבים אחרים החיוניים לחיים על פני כדור הארץ. חלק מהתרכובות הנוצרות מפירוק ומיחזור זה של מתאן וחנקן יוצרות מעין ערפיח - אובך כתום סמיך שמקשה על מראה הירח מהחלל. (עם זאת, חלליות וטלסקופים יכולים לראות דרך אובך באורכי גל מסוימים של אור מעבר לעין האנושית.)
כיצד נחקר טיטאן ואילו משימות מחכות לו?
"קאסיני-הויגנס"
במשך יותר מעשר שנים, חללחללית קאסיני של נאס"א חלקה את פלאי שבתאי ומשפחת הירחים הקפואים שלו, ולקחה אותנו לעולמות מופלאים. קאסיני העביר נוסע למערכת הירח של שבתאי - הגשושית האירופית הויגנס - החפץ המלאכותי הראשון שנחת על כוכב לכת במערכת השמש החיצונית הרחוקה
אחרי 20 שנה בחלל, 13 מהם נחקרושבתאי, הספינה נגמרה לה הדלק. כדי להגן על ירחי כדור הארץ, הסביר נאס"א, נשלח קאסיני למשימה סופית נועזת שחתמה את גורלו. ב- 15 בספטמבר 2017, בשעה 14:55:06 שעון מוסקבה, החללית השלימה את משימתה בת 20 השנים במערכת שבתאי ונשרפה באטמוספירה של ענקית הגז, לאחר שהצליחה להרעיל את הנתונים האחרונים על ענקית הגז ל כדור הארץ. נאס"א שידרה בשידור חי את הדקות האחרונות לחיי החללית.
Cassini-Huygens הראה כי טיטאן הוא אחד מההעולמות הכי דמויי כדור הארץ שפגשנו, ושופכים אור על ההיסטוריה של כוכב הלכת הבית שלנו. העובדה היא שקאסיני הייתה, במובן מסוים, מכונת זמן. הוא זיהה תהליכים שעיצבו כנראה את התפתחות מערכת השמש שלנו. המשימה הארוכה של קאסיני אפשרה לצפות במזג האוויר ובשינויים עונתיים בכוכב אחר. המשימה הראתה שירחיו של שבתאי הם עולמות ייחודיים עם סיפורים משלהם לספר.
קאסיני-הויגנס הראה שטיטאן הוא אחד מהםאת העולמות הכי אדמתיים שנתקלנו בהם, ושופכים אור על ההיסטוריה של הפלנטה הביתית שלנו. העניין הוא שקאסיני היה במובן מסוים מכונת זמן. הוא זיהה את התהליכים שעיצבו ככל הנראה את התפתחות מערכת השמש שלנו. משימת קסיני הארוכה אפשרה לצפות במזג האוויר ובשינויים העונתיים בכוכב אחר. המשימה העלתה כי ירחי שבתאי הם עולמות ייחודיים שיכולים לספר את סיפוריהם. מדידות רבות של כוח המשיכה של הטיטאן על ידי החללית קאסיני הראו שהירח מסתיר אוקיינוס תת קרקעי של מים נוזליים (כנראה מעורבב עם מלחים ואמוניה).
בדיקה של סוכנות החלל האירופיתהויגנס גם מדד אותות רדיו במהלך ירידתו לפני השטח ב-2005, מה שסיפק עדות חזקה לאוקיינוס 55-80 ק"מ מתחת לאדמה הקפואה. הגילוי של אוקיינוס עולמי של מים נוזליים מוסיף את טיטאן לקומץ העולמות במערכת השמש שלנו שיכולים לארח סביבות ראויות למגורים. בנוסף, הנהרות, האגמים והימים של טיטאן של מתאן ואתאן נוזליים יכולים לשמש סביבה ראויה למגורים על פני הירח, אם כי כל חיים שם כנראה יהיו שונים מאוד מהחיים על פני כדור הארץ. למרות שעדיין אין עדויות לחיים על טיטאן, הכימיה המורכבת והסביבה הייחודית שלו הפכו אותו ליעד למחקר נוסף.
שַׁפִּירִית
בקיץ 2019 הודיעה נאס"א כי היעד הבאבמערכת השמש - העולם הייחודי, האורגני העשיר של טיטאן. בהמשך לחיפוש אבני הבניין של החיים, משימת שפירית תעביר גיחות מרובות כדי לחקור ולחקור את האזורים סביב הירח הקפוא של שבתאי.
Dragonfly היה אמור להשיק במקור2026 עם והגעה ב-2034. עם זאת, בספטמבר 2020, נאס"א ביקשה מצוות Dragonfly להבהיר תאריך מוכנות לשיגור חלופי של 2027. לא יידרשו שינויים בארכיטקטורת המשימה כדי להתאים לתאריך החדש הזה, והשקה במועד מאוחר יותר לא תשפיע על הפעילות של Dragonfly.
המטוס יטוס בעשרותאתרים מבטיחים על טיטאן בחיפוש אחר תהליכים כימיים פרה-ביוטיים המשותפים לטיטאן וגם לכדור הארץ. שפירית מציינת את הטיסה הראשונה של נאס"א לרכב מדעי רב-רוטורים על כוכב אחר; יש לו שמונה רוטורים והוא עף כמו מזל"ט גדול. היא תנצל את האטמוספירה הצפופה של טיטאן - צפופה פי ארבעה מכדור הארץ - כדי להפוך לכלי הרכב הראשון שאי פעם נושא את כל המטען המדעי שלו למיקומים חדשים לגישה חוזרת וממוקדת לחומרי פני השטח.
טיטניום מקביל לכדור הארץ הקדום מאודיכול לספק רמז כיצד החיים יכולים להתעורר על הפלנטה שלנו. במהלך משימת הבסיס של 2.7 השנים, שפירית חקירה סביבה מגוונת החל מדיונות אורגניות ועד קרקעית מכתש פגיעות, כאשר מים נוזליים וחומרים אורגניים מורכבים המפתח לחיים התקיימו פעם זה עשרות אלפי שנים. המכשירים שלו ילמדו כמה התקדמה הכימיה הפרה-ביוטית. הם גם יחקרו את תכונות האטמוספירה של הירח ופני השטח, האוקיינוס התת קרקעי שלו ומאגרי הנוזל. בנוסף, הכלים יחפשו ראיות כימיות לחיים בעבר או בהווה.
איך טיטאן עדיין יהיה שימושי לאנושות?
ראשית, בואו נבהיר שטיטאן כןירח שבמובנים רבים דומה יותר לכוכב לכת. יש לו אטמוספירה עבה שהיא בערך פי 1.5 מהלחץ על פני האטמוספירה של כדור הארץ. לאף אחד מ-177 הלוויינים האחרים במערכת השמש אין אטמוספירה כזו. בנוסף, טיטאן הוא המקום היחיד במערכת השמש, מלבד כדור הארץ, עם נוזלים יציבים על פני השטח: על פני השטח של טיטאן יש אגמים וימים. אז טיטאן הוא עולם נפלא ודומה מאוד לכדור הארץ.
האווירה הצפופה של טיטאן שימושית מכיוון שהיאפירושו שאתה לא צריך ללבוש חלל מגושם כשאתה בטיטאן. אבל הסיבה העיקרית שאני אוהב את זה היא פשוטה: האווירה של טיטאן תעזור לנו לשרוד. בחלל הקרינה היא קטלנית. חלקיקי אנרגיה מהשמש, ובעיקר קרניים קוסמיות גלקטיות (GCR), חודרים לרקמות אנושיות וגורמים לסרטן וליקוי קוגניטיבי. כדי להישאר בגבולות הסיכון הנוכחיים לסרטן של נאס"א, אסטרונאוטים יכולים לנסוע מעבר למסלול כדור הארץ הנמוך (LEO) למשך עד 200 יום; טיול למאדים ייקח ככל הנראה למעלה מ- 600 יום. אך החלקיקים ההרסניים הללו אינם יכולים להגיע אל פני השטח של טיטאן; הם נקלטים באטמוספירה, מה שאומר שמדובר בסביבה בטוחה לבני אדם. האווירה של מאדים אינה צפופה מספיק בכדי לספק הגנה אמינה מפני GCR וכדור הארץ.
אנשים החיים על טיטאן יכולים ללכת (או,אלא, לקפוץ — מכיוון שכוח הכבידה הוא 14 אחוז מזה של כדור הארץ, מעט פחות מהירח) לובש חליפות כדי להתחמם. טיטאן קר (טמפרטורת פני השטח היא בערך -290 מעלות פרנהייט). ואנשים יצטרכו ללבוש מכונות הנשמה כדי לנשום חמצן, מכיוון שהאטמוספירה היא בעיקר חנקן. האור על טיטאן מעט עמום, כמו מיד אחרי השקיעה כאן על כדור הארץ, בגלל חלקיקי אובך באטמוספירה הצפופה. אנשים שחיים בחצי כדור אחד של טיטאן, שתמיד פונים לשבתאי, יזכו לנוף נפלא של כוכב הלכת הטבעתי.
ממש מצחיק (ועשוי להועיל)העניין הוא שבזכות הכבידה הנמוכה והאווירה הצפופה אנשים בטיטאן יכולים לעוף בקלות בכוח שלהם אם הם קושרים את כנפיהם לידיהם! בעתיד, אנשים יכולים לצאת לשייט על אגמים וים, שנמצאים בעיקר בקווי רוחב גבוהים יותר.
כי טיטאן כל כך קר, כל המיםקפואים - אגמים וימים מורכבים מתאן ואיתן נוזלי. פחמימנים אלה (כמו גז טבעי כאן על כדור הארץ) נמצאים בשפע על טיטאן - לא רק באגמים ובימים, אלא על פני השטח ובאטמוספירה. הם מספקים מקור מוכן של חומרים ליצירת חומרי בניין כגון פלסטיק. בני אדם יכולים לשרוף מתאן לאנרגיה, אולי באמצעות כור גרעיני כדי לאלקטרוליזה מים (מכיוון שהאטמוספירה של טיטאן אינה מכילה את החמצן שנצטרך כדי לשרוף מתאן).
לאחרונה, אסטרונומים מדדו את העומק שלים גדול של מתאן על טיטאן. התברר שזה לפחות 0.3 ק"מ: זה מספיק כדי ללמוד את זה על צוללת רובוטית. התברר שעומקו של ים הסינוס הקטן, שנמצא על טיטאן, הוא 85 מ'. אבל הים הגדול ביותר של קרקן עדיין לא נמדד. שני המאגרים מורכבים מתערובת של אתאן ומתאן, המרכיב השני השולט. זוהי כמות עצומה של אנרגיה.
אפשרות נוספת לאנרגיה כימית היא הידרוגנציה של אצטילן (כלומר 3H2 + C2H2); גם מימן וגם אצטילן נמצאים באטמוספירה של טיטאן.
בנוסף, אנו עשויים לשקול את האפשרותשימוש בטורבינות רוח כמקור אנרגיה חלופי. צפיפות האוויר בטיטאן גדולה בערך פי חמישה מאשר בכדור הארץ, ולכן אנרגיית הרוח הפוטנציאלית משמעותית. למרות שאין הרבה רוח על פני השטח של טיטאן (מדידות קאסיני מראות מהירויות רוח של כ-1 מטר לשנייה; לשם השוואה, מהירויות רוח אופייניות על פני כדור הארץ הן כ-4 מטר לשנייה), מדידות הויגנס הראו מהירויות רוח של כ-20 מטר לשנייה בשעה גובה של 40 ק"מ פירושו שחוות רוח מוטסות קשורות יכולות לייצר מאות מגה וואט של אנרגיה.
מה הבעיה?
אם טיטאן כל כך טוב ומעניין, אז למה זה עדיין לא נשלט? מדוע מרבית המשימות מופנות למאדים ולירח? הבעיה היא מרחק.
זמן הטיסה לשבתאי יכול לנוע בין 4שנים עד כמעט 7 שנים, תלוי ביחס המסלול לכדור הארץ בזמן השיגור. ללא התקדמות משמעותית באנרגיה, פירוש הדבר של מסע ארוך במיוחד אל מושבה פוטנציאלית וממנה.
בנוסף, יש הרבה מה להתגברמכשולים, לא המעט שבהם הוא ללמוד כיצד אנשים יחיו ויעבדו במיקרו-כבידה. בנוסף, גידול מזון על טיטאן באמצעות יבולים כפי שאנו עושים כאן על כדור הארץ לא יהיה יעיל בהתחשב בשטף הנמוך יותר של אנרגיית השמש המגיעה לפני השטח של טיטאן והיעילות הנמוכה ממילא של הפוטוסינתזה כאן על כדור הארץ. אנשים על טיטאן יצטרכו ביוטכנולוגיה ומוצרים לא קונבנציונליים. אולי בני אדם עתידיים על טיטאן יוכלו להשתמש בסוג של פוטוסינתזה מלאכותית.
נותר רק לחכות לפריצת דרך במדע.
קרא עוד
הפלה ומדע: מה יקרה לילדים שילדו
מדענים הציעו ליישב את הלוויין של קרס
תסתכל על הברקים הנדירים ביותר: סילון כחול וגמדון שנלקחו מה- ISS