Jak daleko od Ziemi jest Tytan?
Tytan to szósty księżyc planety Saturn, szósta planeta od Słońca.
Bardzo
Ten gigantyczny księżyc jest jedynym księżycemUkład słoneczny o gęstej atmosferze. Ponadto jest to jedyny poza Ziemią świat, na którego powierzchni znajdują się rzeki, jeziora i morza. Podobnie jak Ziemia, atmosfera Tytana składa się głównie z azotu i niewielkich ilości metanu. Jest to jedyne miejsce w Układzie Słonecznym, poza Ziemią, gdzie, jak wiesz, istnieje znajomy cykl płynów. Z chmur spadają na powierzchnię księżyca i wypełniają jeziora i morza, a następnie wyparowują i wyparowują z powrotem w niebo. Uważa się również, że Tytan ma ocean podlodowy o zasoleniu podobnym do Morza Martwego.
Rozmiar i odległość
Promień Tytana wynosi około 2575 kilometrów.on jest prawie 50% szerszy od Księżyca. Tytan znajduje się w odległości około 1,2 miliona km od Saturna, który sam w sobie znajduje się w odległości około 1,4 miliarda km od Słońca, czyli około 9,5 jednostki astronomicznej. (jednostki astronomiczne). Jeden a.u. to odległość Ziemi od Słońca. Światło słoneczne dociera do Tytana w około 80 minut; Ze względu na dużą odległość światło słoneczne na Saturnie i Tytanie jest około 100 razy słabsze niż na Ziemi.
Titan zajmuje 15 dnii 22 godziny na wykonanie pełnego obrotu wokół Saturna. Podobnie jak ziemski Księżyc, Tytan zawsze ukazuje planecie tę samą „twarz” podczas jej orbitowania. Saturn potrzebuje około 29 ziemskich lat, aby okrążyć Słońce, a oś obrotu gazowego olbrzyma jest nachylona jak Ziemia, co oznacza, że zmieniają się pory roku. To prawda, że każdy taki sezon trwa dłużej niż siedem ziemskich lat. Każdy z nich na Tytanie ma taki sam harmonogram jak Saturn - pory roku trwają ponad siedem ziemskich lat, pełny cykl trwa 29 ziemskich lat.
Tworzenie
Naukowcy nie są pewni pochodzenia Tytana.Jednak jego atmosfera daje wskazówkę. Za pomocą kilku instrumentów NASA i ESA Cassini-Huygens zmierzono izotopy azotu-14 i azotu-15 w atmosferze Tytana. Instrumenty wykazały, że stosunek izotopów azotu na Tytanie jest najbardziej podobny do stosunku izotopów azotu w kometach z Obłoku Oorta – kuli składającej się z setek miliardów lodowych ciał, które, jak się uważa, krążą wokół Słońca w odległości od 5 000 do 100 000 jednostek astronomicznych. - około 150 milionów km. Stosunek azotu w atmosferze Tytana sugeruje, że elementy składowe tego księżyca powstały na początku historii Układu Słonecznego w tym samym zimnym dysku gazu i pyłu, który utworzyło Słońce (tzw. mgławicę protosłoneczną),
Powierzchnia
Nawiasem mówiąc, powierzchnia Tytana jest jedną z najbardziejpodobnie jak Ziemia umieszcza się w Układzie Słonecznym, chociaż temperatury są tam znacznie niższe, a sama „powłoka” ma inny skład chemiczny. Jest tu tak zimno (-179 ° C), że lód z wody bardziej przypomina skały. Na Tytanie, podobnie jak na Ziemi, aktywność wulkaniczna jest możliwa, ale z płynną wodą „lawą” zamiast stopionej skały. Powierzchnię Tytana tworzą strumienie metanu i etanu, które przecinają koryta rzek i wypełniają duże jeziora skroplonym gazem ziemnym. Żaden inny świat w Układzie Słonecznym poza Ziemią nie ma tak płynnej aktywności na swojej powierzchni.
Atmosfera
W naszym Układzie Słonecznym jest więcejniż 150 księżyców, ale Tytan jest wyjątkowy, ponieważ jest jedynym księżycem o gęstej atmosferze. Na powierzchni Tytana ciśnienie atmosferyczne jest około 60% wyższe niż na Ziemi - mniej więcej to samo, co czułaby osoba pływająca około 15 metrów pod powierzchnią w oceanie na Ziemi. Ponieważ Tytan jest mniej masywny niż Ziemia, jego grawitacja nie utrzymuje tak bardzo powłoki gazowej, więc atmosfera rozciąga się na wysokość 10 razy większą niż Ziemia - prawie 600 km w kosmos.
Atmosfera Tytana składa się głównie z azotu(około 95%) i metan (około 5%) z niewielką ilością innych związków bogatych w węgiel. Wysoko w atmosferze Tytana cząsteczki metanu i azotu są oddzielane przez światło ultrafioletowe ze Słońca i wysokoenergetyczne cząsteczki przyspieszane w polu magnetycznym Saturna. Fragmenty tych cząsteczek rekombinują, tworząc różne organiczne związki chemiczne (substancje zawierające węgiel i wodór) i często zawierają azot, tlen i inne pierwiastki niezbędne do życia na Ziemi. Niektóre związki powstałe w wyniku tego rozkładu i recyklingu metanu i azotu tworzą rodzaj smogu - gęstej pomarańczowej mgiełki, która utrudnia dostrzeżenie powierzchni Księżyca z kosmosu. (Jednak statki kosmiczne i teleskopy mogą widzieć przez zamglenie przy pewnych długościach fal światła poza okiem ludzkim.)
Jak badano Tytana i jakie misje go czekają?
„Cassini-Huygens”
Od ponad dziesięciu lat przestrzeńNależąca do NASA sonda Cassini dzieliła się cudami Saturna i jego rodziny lodowych księżyców, zabierając nas do cudownych światów. Cassini dostarczyła pasażera do układu księżycowego Saturna – europejską sondę Huygens – pierwszy sztuczny obiekt, który wylądował na planecie w odległym zewnętrznym Układzie Słonecznym
Po 20 latach w kosmosie, 13 z nich eksplorowałoSaturn, na statku skończyło się paliwo. NASA wyjaśniła, że aby chronić księżyce planety, Cassini został wysłany na odważną ostatnią misję, która przypieczętowała jego los. 15 września 2017 r. O 14:55:06 czasu moskiewskiego sonda zakończyła swoją 20-letnią misję w układzie Saturn i spłonęła w atmosferze gazowego giganta, po tym jak udało się zatruć najnowsze dane dotyczące gazowego giganta, aby Ziemia. NASA transmitowała na żywo ostatnie minuty życia sondy kosmicznej.
Cassini-Huygens wykazała, że Tytan jest jednym znajbardziej podobne do Ziemi światy, jakie napotkaliśmy, i rzucić światło na historię naszej rodzimej planety. Faktem jest, że Cassini była w pewnym sensie wehikułem czasu. Zidentyfikował procesy, które prawdopodobnie ukształtowały rozwój naszego Układu Słonecznego. Długa misja Cassini pozwoliła jej obserwować pogodę i zmiany sezonowe na innej planecie. Misja pokazała, że księżyce Saturna to wyjątkowe światy, które mają swoje własne historie do opowiedzenia.
Cassini-Huygens wykazał, że Titan jest jednym z nichnajbardziej podobne do Ziemi światy, jakie napotkaliśmy, i rzucają światło na historię naszej rodzimej planety. Chodzi o to, że Cassini był w pewnym sensie wehikułem czasu. Zidentyfikował procesy, które prawdopodobnie ukształtowały rozwój naszego Układu Słonecznego. Długa misja Cassini umożliwiła obserwację pogody i sezonowych zmian na innej planecie. Misja ujawniła, że księżyce Saturna to wyjątkowe światy, które mogą opowiedzieć swoje historie. Liczne pomiary grawitacji Tytana wykonane przez sondę kosmiczną Cassini wykazały, że Księżyc ukrywa podziemny ocean wody w stanie ciekłym (prawdopodobnie zmieszanej z solami i amoniakiem).
Sonda Europejskiej Agencji KosmicznejHuygens zmierzył także sygnały radiowe podczas schodzenia na powierzchnię w 2005 r., co dostarczyło mocnych dowodów na istnienie oceanu znajdującego się 55–80 km pod lodową ziemią. Odkrycie globalnego oceanu ciekłej wody dodaje Tytana do nielicznych światów w naszym Układzie Słonecznym, na których mogą potencjalnie znajdować się środowiska nadające się do zamieszkania. Ponadto rzeki, jeziora i morza Tytana zawierające ciekły metan i etan mogą służyć jako nadające się do zamieszkania środowisko na powierzchni Księżyca, chociaż życie tam prawdopodobnie bardzo różniłoby się od życia na Ziemi. Chociaż nie ma jeszcze dowodów na istnienie życia na Tytanie, jego złożona chemia i wyjątkowe środowisko sprawiły, że stał się on celem dalszych badań.
Ważka
Latem 2019 roku NASA ogłosiła kolejny celw Układzie Słonecznym - unikalny, bogato organiczny świat Tytana. Kontynuując poszukiwanie cegiełek, z których składa się życie, misja Dragonfly będzie obejmować wiele lotów, aby zbadać i zbadać obszary wokół lodowatego księżyca Saturna.
Pierwotnie start Dragonfly miał nastąpić dnia2026 z przybyciem w 2034. Jednak we wrześniu 2020 roku NASA poprosiła zespół Dragonfly o wyjaśnienie alternatywnej daty gotowości do startu na rok 2027. Aby dostosować się do tej nowej daty, nie będą wymagane żadne zmiany w architekturze misji, a wystrzelenie w późniejszym terminie nie będzie miało wpływu na działalność Dragonfly.
Wiropłaty będą latać dziesiątkamiobiecujące miejsca na Tytanie w poszukiwaniu prebiotycznych procesów chemicznych wspólnych dla Tytana i Ziemi. Dragonfly to pierwszy lot wielowirnikowego pojazdu naukowego NASA na inną planetę; ma osiem wirników i lata jak duży dron. Wykorzysta gęstą atmosferę Tytana – czterokrotnie gęstszą od Ziemi – aby stać się pierwszym pojazdem, który kiedykolwiek przewiezie cały swój ładunek naukowy do nowych lokalizacji, aby zapewnić powtarzalny i ukierunkowany dostęp do materiałów powierzchniowych.
Tytan jest analogiczny do bardzo wczesnej Ziemi imoże dostarczyć wskazówek, jak życie mogłoby powstać na naszej planecie. Podczas swojej 2,7-letniej misji podstawowej Dragonfly zbada zróżnicowane środowisko, od wydm organicznych po dno krateru uderzeniowego, w którym woda w stanie ciekłym i złożone materiały organiczne, kluczowe dla życia, współistniały kiedyś przez dziesiątki tysięcy lat. Jego instrumenty będą badać, jak daleko posunęła się chemia prebiotyczna. Zbadają również właściwości atmosfery i powierzchni Księżyca, jego podpowierzchniowego oceanu i zbiorników cieczy. Ponadto narzędzia będą szukać chemicznych dowodów na przeszłe lub obecne życie.
W jaki sposób Titan będzie nadal przydatny dla ludzkości?
Najpierw wyjaśnijmy, że Tytan jestksiężyc, który pod wieloma względami bardziej przypomina planetę. Ma gęstą atmosferę, która jest w przybliżeniu 1,5 razy większa od ciśnienia panującego na powierzchni atmosfery ziemskiej. Żaden ze 177 innych satelitów Układu Słonecznego nie ma takiej atmosfery. Ponadto Tytan jest jedynym miejscem w Układzie Słonecznym, poza Ziemią, w którym na powierzchni znajdują się stabilne ciecze: na powierzchni Tytana znajdują się jeziora i morza. Tytan jest więc cudownym i bardzo podobnym światem do Ziemi.
Gęsta atmosfera Tytana jest przydatna, ponieważ tak jestoznacza, że na Tytanie nie musisz nosić obszernego skafandra kosmicznego. Ale główny powód, dla którego to lubię, jest prosty: atmosfera Tytana pomoże nam przetrwać. W kosmosie promieniowanie jest śmiertelne. Cząsteczki energii ze Słońca, a zwłaszcza galaktyczne promienie kosmiczne (GCR), przenikają do ludzkich tkanek, powodując raka i upośledzenie funkcji poznawczych. Aby pozostać w granicach aktualnego ryzyka raka NASA, astronauci mogą podróżować poza niską orbitę okołoziemską (LEO) nawet przez 200 dni; podróż na Marsa zajmie prawdopodobnie ponad 600 dni. Ale te niszczycielskie cząsteczki nie mogą dotrzeć do powierzchni Tytana; są pochłaniane przez atmosferę, co oznacza, że jest to środowisko bezpieczne dla człowieka. Atmosfera Marsa nie jest wystarczająco gęsta, aby zapewnić niezawodną ochronę przed GCR i Ziemią.
Ludzie żyjący na Tytanie mogą chodzić (lub,raczej skacz — ponieważ grawitacja stanowi 14 procent ziemskiej, nieco mniej niż na Księżycu) noszenie kombinezonów, aby się ogrzać. Tytan jest zimny (temperatura powierzchni wynosi około -290 stopni Fahrenheita). Ludzie będą musieli nosić maski oddechowe, aby oddychać tlenem, ponieważ atmosfera składa się głównie z azotu. Światło na Tytanie jest nieco przyćmione, jak tuż po zachodzie słońca na Ziemi, z powodu cząstek mgły w gęstej atmosferze. Ludzie żyjący na jednej półkuli Tytana, zawsze zwróconej w stronę Saturna, będą mieli wspaniały widok na planetę z pierścieniami.
Naprawdę zabawne (i potencjalnie przydatne)Chodzi o to, że dzięki niskiej grawitacji i gęstej atmosferze ludzie na Tytanie mogą z łatwością latać o własnych siłach, jeśli przywiążą skrzydła do dłoni! W przyszłości ludzie będą mogli pływać łódkami po jeziorach i morzach, które znajdują się głównie na wyższych szerokościach geograficznych.
Ponieważ Tytan jest tak zimny, cała wodazamarznięte – jeziora i morza składają się z ciekłego metanu i etanu. Te węglowodory (podobnie jak gaz ziemny na Ziemi) występują na Tytanie w dużych ilościach – nie tylko w jeziorach i morzach, ale także na powierzchni i w atmosferze. Stanowią gotowe źródło materiałów do tworzenia materiałów budowlanych, takich jak tworzywa sztuczne. Ludzie mogliby spalać metan w celu uzyskania energii, być może wykorzystując reaktor jądrowy do elektrolizy wody (ponieważ atmosfera Tytana nie zawiera tlenu potrzebnego do spalania metanu).
Niedawno astronomowie zmierzyli głębokośćduże morze metanu na Tytanie. Okazało się, że jest to co najmniej 0,3 km: to wystarczy, aby zbadać to na automatycznej łodzi podwodnej. Okazało się, że głębokość małego Morza Sinus, które znajduje się na Tytanie, wynosi 85 m. Ale największe morze Krakena nie zostało jeszcze zmierzone. Obydwa zbiorniki składają się z mieszaniny etanu i metanu, z przewagą drugiego składnika. To ogromna ilość energii.
Inną opcją dla energii chemicznej jest uwodornienie acetylenu (tj. 3H 2 + C 2 H 2); w atmosferze Tytana występuje zarówno wodór, jak i acetylen.
Ponadto możemy rozważyć taką możliwośćwykorzystanie turbin wiatrowych jako alternatywnego źródła energii. Gęstość powietrza na Tytanie jest około pięć razy większa niż na Ziemi, dlatego potencjalna energia wiatru jest znacząca. Chociaż na powierzchni Tytana nie ma zbyt wiele wiatru (pomiary Cassini pokazują prędkość wiatru około 1 m/s; dla porównania typowa prędkość wiatru na Ziemi to około 4 m/s), pomiary Huygensa wykazały prędkość wiatru około 20 metrów na sekundę przy wysokość 40 km oznacza, że powietrzne farmy wiatrowe na uwięzi mogą wytwarzać setki megawatów energii.
Jaki jest problem?
Jeśli Titan jest tak dobry i interesujący, to dlaczego nie został jeszcze opanowany? Dlaczego większość misji jest kierowana na Marsa i Księżyc? Problemem jest odległość.
Czas lotu do Saturna może wynosić od 4lat do prawie 7 lat, w zależności od stosunku orbitalnego do Ziemi w momencie startu. Bez znacznych postępów energetycznych oznaczałoby to niezwykle długą podróż do iz każdej potencjalnej kolonii.
Poza tym jest wiele do pokonaniaprzeszkód, a jedną z nich jest nauczenie się, jak ludzie będą żyć i pracować w warunkach mikrograwitacji. Ponadto uprawa żywności na Tytanie przy użyciu roślin, tak jak to robimy tutaj na Ziemi, nie byłaby wydajna, biorąc pod uwagę niższy strumień energii słonecznej docierającej do powierzchni Tytana i i tak już niską wydajność fotosyntezy tutaj na Ziemi. Ludzie na Tytanie będą potrzebować biotechnologii i niekonwencjonalnych produktów. Być może przyszli ludzie na Tytanie będą mogli zastosować jakąś sztuczną fotosyntezę.
Pozostaje tylko czekać na przełom w nauce.
Czytaj więcej
Aborcja i nauka: co stanie się z dziećmi, które będą rodzić
Naukowcy zaproponowali kolonizację satelity Ceres
Spójrz na najrzadsze błyskawice: niebieski odrzutowiec i elf zabrane z ISS