Kaip toli nuo Žemės yra Titanas?
Titanas yra šeštasis Saturno planetos mėnulis, šeštoji nuo Saulės.
Dauguma
Šis milžiniškas mėnulis yra vienintelis mėnulisSaulės sistema su tankia atmosfera. Be to, tai yra vienintelis pasaulis be Žemės, kurio paviršiuje yra upių, ežerų ir jūrų. Kaip ir Žemėje, Titano atmosferą pirmiausia sudaro azotas ir nedidelis metano kiekis. Tai vienintelė vieta Saulės sistemoje, be Žemės, kur, kaip žinote, vyksta įprastas skysčių ciklas. Nuo debesų jie patenka į mėnulio paviršių ir užpildo ežerus bei jūras, o tada išgaruoja ir išgaruoja atgal į dangų. Taip pat manoma, kad Titane yra povandeninis vandenynas, kurio druskingumas panašus į Negyvąją jūrą.
Dydis ir atstumas
Titano spindulys yra apie 2575 kilometrai.jis beveik 50% platesnis nei Mėnulis. Titanas yra maždaug 1,2 milijono km atstumu nuo Saturno, kuris pats yra maždaug 1,4 milijardo km nuo Saulės arba apie 9,5 AU. (astronominiai vienetai). Vienas a.u. yra atstumas nuo Žemės iki Saulės. Saulės šviesa Titaną pasiekia maždaug 80 minučių; Dėl didelio atstumo Saturno ir Titano saulės šviesa yra maždaug 100 kartų silpnesnė nei Žemėje.
Titanas užtrunka 15 dienųir 22 valandos užbaigti visišką revoliuciją aplink Saturną. Kaip ir Žemės Mėnulis, Titanas skriejant planetai visada rodo tą patį „veidą“. Saturnui reikia maždaug 29 Žemės metų, kad apsisuktų aplink Saulę, o dujų milžino sukimosi ašis yra pasvirusi kaip Žemės, o tai reiškia, kad keičiasi metų laikai. Tiesa, kiekvienas toks sezonas trunka ilgiau nei septynerius žemiškus metus. Kiekvienas iš jų Titane yra pagal tą patį tvarkaraštį kaip ir Saturnas – sezonai trunka ilgiau nei septynerius Žemės metus, visas ciklas trunka 29 Žemės metus.
Susiformavimas
Mokslininkai nėra tikri dėl Titano kilmės.Tačiau jo atmosfera suteikia užuominą. Keli NASA ir ESA Cassini-Huygens instrumentai išmatavo azoto-14 ir azoto-15 izotopus Titano atmosferoje. Prietaisai nustatė, kad azoto izotopų santykis Titane labiausiai panašus į azoto izotopų santykį kometose iš Oorto debesies – šimtų milijardų ledinių kūnų sferos, kuri, kaip manoma, skrieja aplink Saulę 5000–100 000 AU atstumu. - apie 150 milijonų km. Azoto santykis Titano atmosferoje rodo, kad šio mėnulio statybiniai blokai susiformavo ankstyvoje Saulės sistemos istorijoje tame pačiame šaltame dujų ir dulkių diske, kuris suformavo Saulę (vadinamąjį protosoliarinį ūką),
Paviršius
Beje, Titano paviršius yra vienas iš labiausiaipanaši į Žemės vietas Saulės sistemoje, nors ten temperatūra yra daug žemesnė, o pati „danga“ turi skirtingą cheminę sudėtį. Čia taip šalta (-179 ° C), kad ledas iš vandens labiau atrodo kaip uolos. Titane, kaip ir Žemėje, galima vulkaninė veikla, tačiau skystame vandenyje vietoj išlydytos uolienos „lavos“. Titano paviršių sudaro metano ir etano srautai, kurie perpjauna upių vagos ir didelius ežerus užpildo suskystintomis gamtinėmis dujomis. Joks kitas Saulės sistemos pasaulis, išskyrus Žemę, neturi tokio skysčio aktyvumo savo paviršiuje.
Atmosfera
Mūsų Saulės sistemoje gyvena dar daugiaunei 150 mėnulių, tačiau „Titanas“ yra unikalus tuo, kad tai vienintelis tankios atmosferos mėnulis. Titano paviršiuje atmosferos slėgis yra apie 60% didesnis nei Žemėje - maždaug toks pat, kokį jaučiasi žmogus, jei Žemės vandenyne plauktų apie 15 metrų žemiau paviršiaus. Kadangi Titanas yra mažiau masyvus nei Žemė, jo sunkumas ne taip sulaiko dujų apvalkalą, todėl atmosfera tęsiasi iki 10 kartų viršijančio Žemės aukštį - beveik 600 km į kosmosą.
Titano atmosferoje daugiausia yra azoto(apie 95%) ir metano (apie 5%) su nedideliu kiekiu kitų anglies junginių turinčių junginių. Aukštoje Titano atmosferoje esančias metano ir azoto molekules ultravioletinė šviesa skiria nuo Saulės, o Saturno magnetiniame lauke pagreitėja didelės energijos dalelės. Šių molekulių dalys rekombinuojasi, kad susidarytų įvairios organinės cheminės medžiagos (medžiagos, turinčios anglies ir vandenilio), ir dažnai apima azotą, deguonį ir kitus gyvybei Žemėje svarbius elementus. Kai kurie junginiai, susidarę skaidant ir perdirbant metaną ir azotą, sukuria savotišką smogą - tirštą oranžinę miglą, dėl kurios mėnulio paviršių sunku pamatyti iš kosmoso. (Tačiau erdvėlaiviai ir teleskopai gali matyti miglą tam tikru šviesos bangos ilgiu už žmogaus akies.)
Kaip buvo tiriamas „Titanas“ ir kokios misijos jo laukia?
„Cassini-Huygens“
Jau daugiau nei dešimt metų erdvėNASA erdvėlaivis Cassini dalijosi Saturno ir jo ledinių mėnulių šeimos stebuklais, nukeldamas mus į nuostabius pasaulius. Cassini į Saturno Mėnulio sistemą atvežė keleivį – Europos zondą Huygens – pirmąjį dirbtinį objektą, nusileidusį planetoje tolimoje išorinėje saulės sistemoje.
Po 20 metų kosmose, iš kurių 13 tyrinėjoSaturnas, laive baigėsi degalai. Norėdami apsaugoti planetos mėnulius, NASA paaiškino, Cassini buvo išsiųstas į drąsią paskutinę misiją, kuri patvirtino jos likimą. 2017 m. Rugsėjo 15 d., 14.55.06 val. Maskvos laiku, erdvėlaivis atliko 20 metų trukmės misiją „Saturn“ sistemoje ir sudegė dujų milžino atmosferoje, sugebėdamas užnuodyti naujausius duomenis apie dujų milžinę, kad Žemė. NASA tiesiogiai transliavo paskutines kosminio zondo gyvenimo minutes.
Cassini-Huygensas parodė, kad Titanas yra vienas išį Žemę panašiausius pasaulius, su kuriais susidūrėme, ir nušviečia mūsų gimtosios planetos istoriją. Faktas yra tas, kad Cassini tam tikra prasme buvo laiko mašina. Jis nustatė procesus, kurie greičiausiai lėmė mūsų saulės sistemos vystymąsi. Ilga Cassini misija leido stebėti orus ir sezoninius pokyčius kitoje planetoje. Misija parodė, kad Saturno palydovai yra unikalūs pasauliai, turintys savo istorijas.
Cassini-Huygensas parodė, kad Titanas yra vienas išlabiausiai į Žemę panašių pasaulių, su kuriais esame susidūrę, ir nušvietė savo gimtosios planetos istoriją. Esmė ta, kad Cassini tam tikra prasme buvo laiko mašina. Jis nustatė procesus, kurie greičiausiai formavo mūsų Saulės sistemos raidą. Ilga „Cassini“ misija leido stebėti orus ir sezoninius pokyčius kitoje planetoje. Misija atskleidė, kad Saturno mėnuliai yra unikalūs pasauliai, galintys pasakyti jų istorijas. Daugybė „Cassini“ erdvėlaivio „Titan“ gravitacijos matavimų parodė, kad Mėnulis slepia požeminį skysto vandens (tikriausiai sumaišyto su druskomis ir amoniaku) vandenyną.
Europos kosmoso agentūros zondasHuygensas taip pat išmatavo radijo signalus jam leisdamasis į paviršių 2005 m., o tai aiškiai įrodė, kad 55–80 km po ledine žeme yra vandenynas. Pasaulinio skysto vandens vandenyno atradimas prideda Titaną į saują mūsų saulės sistemos pasaulių, kuriuose galėtų būti gyvenama aplinka. Be to, Titano upės, ežerai ir skysto metano bei etano jūros galėtų būti gyvenama aplinka Mėnulio paviršiuje, nors bet kokia gyvybė ten greičiausiai labai skirsis nuo gyvybės Žemėje. Nors dar nėra įrodymų apie gyvybę Titane, jo sudėtinga chemija ir unikali aplinka tapo tolimesnių tyrimų vieta.
Laumžirgis
2019 m. Vasarą NASA paskelbė, kad kitas tikslasSaulės sistemoje - unikalus, gausiai organiškas Titano pasaulis. Tęsdama gyvenimo statybinių elementų paiešką, „Dragonfly“ misija truks keletą kartų, kad ištirtų ir apžiūrėtų aplink ledinį Saturno mėnulį esančias sritis.
Iš pradžių buvo numatyta, kad „Dragonfly“ bus paleista2026 m. ir atvykimas 2034 m. Tačiau 2020 m. rugsėjį NASA paprašė „Dragonfly“ komandos patikslinti alternatyvią 2027 m. paleidimo datą. Jokių misijos architektūros pakeitimų nereikės, kad atitiktų šią naują datą, o paleidimas vėliau neturės įtakos „Dragonfly“ veiklai.
Rotorlaivis skris dešimtimisperspektyvių vietų Titane, ieškant prebiotinių cheminių procesų, bendrų tiek Titanui, tiek Žemei. Dragonfly žymi pirmąjį NASA kelių rotorių mokslinės transporto priemonės skrydį kitoje planetoje; jis turi aštuonis rotorius ir skrenda kaip didelis dronas. Jis pasinaudos tankia Titano atmosfera – keturis kartus tankesne už Žemę – ir taps pirmąja transporto priemone, kuri kada nors nugabens visą mokslinį naudingąjį krovinį į naujas vietas, kad būtų galima pakartotinai ir tikslingai pasiekti paviršiaus medžiagas.
Titanas yra analogiškas labai ankstyvai Žemei irgali suteikti užuominą, kaip gyvenimas gali atsirasti mūsų planetoje. Per savo 2,7 metų trukmės pagrindinę misiją „Dragonfly“ tyrinės įvairią aplinką nuo organinių kopų iki smūgio kraterio dugno, kur skystas vanduo ir sudėtingos organinės medžiagos, gyvybei svarbios, kadaise egzistavo galbūt dešimtis tūkstančių metų. Jo instrumentai tirs, kaip toli pažengė prebiotinė chemija. Jie taip pat tyrinės Mėnulio atmosferos ir paviršiaus, jo požeminio vandenyno ir skysčių rezervuarų savybes. Be to, priemonės ieškos cheminių praeities ar dabartinio gyvenimo įrodymų.
Kuo „Titanas“ vis tiek bus naudingas žmonijai?
Pirmiausia paaiškinkime, kad Titanas yramėnulis, daugeliu atžvilgių panašesnis į planetą. Jo stora atmosfera yra maždaug 1,5 karto didesnė už slėgį Žemės atmosferos paviršiuje. Nė vienas iš 177 kitų Saulės sistemos palydovų neturi tokios atmosferos. Be to, Titanas yra vienintelė vieta Saulės sistemoje, išskyrus Žemę, kurios paviršiuje yra stabilių skysčių: Titano paviršiuje yra ežerų ir jūrų. Taigi, Titanas yra nuostabus ir labai panašus į Žemę pasaulis.
Tanki Titano atmosfera yra naudinga, nes jireiškia, kad jums nereikia dėvėti didelių gabaritų skafandro, kai esate „Titane“. Tačiau pagrindinė priežastis, kodėl man tai patinka, yra paprasta: „Titan“ atmosfera padės mums išgyventi. Erdvėje radiacija yra mirtina. Saulės energijos dalelės, ypač galaktiniai kosminiai spinduliai (GCR), prasiskverbia į žmogaus audinius, sukeldami vėžį ir pažinimo sutrikimus. Norėdami laikytis dabartinių NASA vėžio rizikos ribų, astronautai gali 200 dienų nukeliauti už Žemosios Žemės orbitos (LEO) ribų; kelionė į Marsą tikriausiai užtruks daugiau nei 600 dienų. Bet šios destruktyvios dalelės negali pasiekti Titano paviršiaus; juos absorbuoja atmosfera, o tai reiškia, kad tai saugi aplinka žmonėms. Marso atmosfera nėra pakankamai tanki, kad užtikrintų patikimą apsaugą nuo GCR ir Žemės.
Žmonės, gyvenantys ant Titano, gali vaikščioti (arbaverčiau šokinėkite — kadangi gravitacija sudaro 14 procentų Žemės, šiek tiek mažiau nei Mėnulis), dėvi kostiumus, kad sušiltų. Titanas yra šaltas (paviršiaus temperatūra yra apie -290 laipsnių pagal Farenheitą). Ir žmonės turės dėvėti respiratorius, kad kvėpuotų deguonimi, nes atmosfera daugiausia yra azoto. Dėl miglos dalelių tankioje atmosferoje Titano šviesa yra šiek tiek blanki, kaip tik po saulėlydžio čia, Žemėje. Žmonės, gyvenantys viename Titano pusrutulyje, visada atsisukę į Saturną, turės nuostabų vaizdą į žieduotą planetą.
Tikrai juokinga (ir potencialiai naudinga)Reikalas tas, kad dėl mažo gravitacijos ir tankios atmosferos žmonės „Titane“ gali lengvai skristi savo jėgomis, jei pririša sparnus prie rankų! Ateityje žmonės gali plaukioti valtimis ežeruose ir jūrose, kurios dažniausiai yra aukštesnėse platumose.
Nes Titanas toks šaltas, visas vanduoužšalę – ežerai ir jūros susideda iš skysto metano ir etano. Šių angliavandenilių (kaip ir gamtinių dujų čia Žemėje) gausu Titane – ne tik ežeruose ir jūrose, bet ir paviršiuje bei atmosferoje. Jie yra paruoštas medžiagų šaltinis statybinėms medžiagoms, tokioms kaip plastikas, kurti. Žmonės galėtų deginti metaną kaip energiją, galbūt panaudodami branduolinį reaktorių vandeniui elektrolizuoti (nes Titano atmosferoje nėra deguonies, kurio mums reikia metanui deginti).
Neseniai astronomai išmatavo gylįdidžiulė metano jūra ant Titano. Paaiškėjo, kad tai mažiausiai 0,3 km: to užtenka norint ištirti jį robotizuotame povandeniniame laive. Paaiškėjo, kad ant Titano esančios mažos Sinuso jūros gylis yra 85 m. Tačiau didžiausia Krakeno jūra dar nebuvo išmatuota. Abu rezervuarai sudaryti iš etano ir metano mišinio – vyrauja antrasis komponentas. Tai didžiulis energijos kiekis.
Kitas cheminės energijos variantas yra acetileno hidrinimas (ty 3H 2 + C 2 H 2); tiek vandenilio, tiek acetileno yra Titano atmosferoje.
Be to, galime apsvarstyti galimybęvėjo turbinų naudojimas kaip alternatyvus energijos šaltinis. Oro tankis Titane yra maždaug penkis kartus didesnis nei Žemėje, todėl potenciali vėjo energija yra reikšminga. Nors Titano paviršiuje vėjo nėra daug (Cassini matavimai rodo, kad vėjo greitis siekia apie 1 m/s; palyginimui, tipinis vėjo greitis Žemėje yra apie 4 m/s), Huygenso matavimai parodė, kad vėjo greitis siekia apie 20 metrų per sekundę. 40 km aukštis reiškia, kad pririšti oro vėjo jėgainės gali pagaminti šimtus megavatų energijos.
Kokia problema?
Jei „Titanas“ yra toks geras ir įdomus, tai kodėl jis dar neįvaldytas? Kodėl dauguma misijų nukreiptos į Marsą ir Mėnulį? Problema yra atstumas.
Skrydžio laikas iki Saturno gali skirtis nuo 4metų iki beveik 7 metų, priklausomai nuo orbitos santykio su Žeme paleidimo metu. Be reikšmingų pažangos energetikoje tai reikštų nepaprastai ilgą kelionę į bet kurią galimą koloniją ir iš jos.
Be to, reikia daug ką įveiktikliūtis, iš kurių ne mažiau svarbu sužinoti, kaip žmonės gyvens ir dirbs mikrogravitacijos sąlygomis. Be to, auginti maistą Titane naudojant pasėlius, kaip mes darome čia, Žemėje, nebūtų efektyvu, atsižvelgiant į mažesnį Titano paviršių pasiekiančios saulės energijos srautą ir žemą fotosintezės efektyvumą ir taip žemėje. Titano žmonėms reikės biotechnologijų ir netradicinių produktų. Galbūt būsimi žmonės Titane galės panaudoti kokią nors dirbtinę fotosintezę.
Belieka tik laukti mokslo proveržio.
Skaityti daugiau
Abortas ir mokslas: kas nutiks gimdantiems vaikams
Mokslininkai pasiūlė kolonizuoti Cereros palydovą
Pažvelkite į rečiausius žaibus: iš TKS paimtus mėlynus sraigtus ir elfus