Супутник Сатурна Титан дивно схожий на Землю. Які у людства на нього плани?

Як далеко від Землі знаходиться Титан?

Титан - шоста місяць планети Сатурн, шостий планети від Сонця.

самий

великий супутник Сатурна, Титан, це крижаний світ,поверхня якого повністю прихована туманною атмосферою золотистого відтінку. Титан - друга за величиною місяць в нашій сонячній системі. Тільки супутник Юпітера - Ганімед - більше, і то, всього на всього на 2%. Титан більше, ніж Місяць Землі, і навіть більше, ніж планета Меркурій.

Ця гігантська місяць - єдина місяць вСонячній системі зі щільною атмосферою. Крім того, це єдиний світ, крім Землі, на поверхні якого є річки, озера і моря. Як і Земля, атмосфера Титана складається в основному з азоту і невеликої кількості метану. Це єдине місце в Сонячній системі, крім Землі, де, як відомо, існує звичний нам цикл рідин. З хмар вони потрапляють на поверхню місяця і заповнюють озера і моря, а після випаровуються і випаровуються назад в небо. Також вважається, що в Титана є підлідний океан, який по солоності схожий на Мертве море.

Розмір і відстань

Радіус Титану становить близько 2575 кілометрів,він майже на 50% ширше Місяця. Титан знаходиться приблизно 1,2 млн км кілометрів від Сатурна, що саме по собі становить приблизно 1,4 млрд км від Сонця, або близько 9,5 а.о. (Астрономічних одиниць). Одна а.о. - це відстань від Землі до Сонця. Світло від Сонця досягає Титана приблизно за 80 хвилин; через велику відстань сонячне світло на Сатурні і Титані приблизно в 100 разів слабкіше, ніж на Землі.

Титану потрібно 15 днів і 22 години, щобзробити повний оборот навколо Сатурна. Як і Місяць Землі, Титан завжди показує планеті одне і те ж «особа», коли він обертається по орбіті. Сатурну потрібно близько 29 земних років, щоб обернутися навколо Сонця, а вісь обертання газового гіганта нахилена, як і у Землі, що означає зміну пір року. Правда кожен такий сезон триває більше семи земних років. Кожен з них на Титані знаходиться в тому ж графіку, що і у Сатурна - сезони тривають більше семи земних років, повний цикл займає 29 земних років.

формування

Вчені не впевнені в походженні Титана.Однак його атмосфера дає ключ до розгадки. Кілька інструментів НАСА та ЄКА «Кассіні-Гюйгенс» виміряли ізотопи азоту-14 і азоту-15 в атмосфері Титана. Інструменти виявили, що співвідношення ізотопів азоту на Титані найбільше схоже на співвідношення ізотопів азоту в кометах з Хмари Оорта - сфери з сотень мільярдів крижаних тіл, які, як вважається, обертаються навколо Сонця на відстані від 5000 до 100000 а.о. - приблизно 150 млн км. Співвідношення азоту в атмосфері Титана передбачає, що будівельні блоки цього місяця сформувалися на початку історії Сонячної системи в тому ж холодному диску з газу і пилу, який сформував Сонце (так звана протосонячній туманність),

поверхня

До речі, поверхня Титану - одне з найбільшсхожих на Землю місць в Сонячній системі, хоча і температури там набагато нижче, а саме «покриття» відрізняється іншим хімічним складом. Тут настільки холодно (-179 ° C), що лід з води більше схожий на камені. На Титані, як і на Землі можлива вулканічна активність, але з рідкою водної «лавою» замість розплавленої породи. Поверхня Титана сформована потоками метану і етану, які прорізають русла річок і наповнюють великі озера зрідженим природним газом. Жоден інший світ в Сонячній системі, крім Землі, не має такої рідкої активності на своїй поверхні.

атмосфера

Наша сонячна система є домом для більшніж 150 лун, але Титан унікальний тим, що є єдиною місяцем з щільною атмосферою. На поверхні Титана атмосферний тиск приблизно на 60% вище, ніж на Землі - приблизно таке, яке людина відчувала б, пливучи на глибині близько 15 метрів під поверхнею в океані на Землі. Оскільки Титан менш масивний, ніж Земля, його гравітація не так сильно утримує його газову оболонку, тому атмосфера простягається на висоту, в 10 разів перевищує земну - майже 600 км в космос.

Атмосфера Титана в основному складається з азоту(Близько 95%) і метану (близько 5%) з невеликою кількістю інших сполук, багатих вуглецем. Високо в атмосфері Титана молекули метану та азоту поділяються ультрафіолетовим світлом Сонця і частинками високої енергії, прискореними в магнітному полі Сатурна. Частини цих молекул рекомбинируют, утворюючи різні органічні хімічні речовини (речовини, що містять вуглець і водень), і часто включають азот, кисень та інші елементи, важливі для життя на Землі. Деякі з сполук, що утворюються в результаті цього розщеплення і переробки метану та азоту, створюють свого роду зміг - густу серпанок оранжевого кольору, через яку поверхню Місяця важко побачити з космосу. (Однак космічні апарати та телескопи можуть бачити крізь серпанок на певних довжинах хвиль світла за межами видимих ​​людським оком).

Як вивчався Титан і які місії його чекають?

«Кассіні-Гюйгенс»

Протягом більше десяти років космічнийкорабель НАСА «Кассіні» ділився чудесами Сатурна і його сімейства крижаних місяців, переносячи нас в дивовижні світи. Cassini доставив пасажира до системи супутників Сатурна - європейський зонд "Гюйгенс" - перший штучний об'єкт, що приземлився на планеті в далекій зовнішньої Сонячній системі

Після 20 років в космосі, 13 з яких досліджувавСатурн, корабель вичерпав запас палива. Як пояснили в НАСА, щоб захистити місяця планети, «Кассіні» був відправлений на останню зухвалу місію, яка і вирішила його долю. 15 вересня 2017 року, в 14:55:06 за московським часом корабель завершив свою 20-річну місію в системі Сатурна і згорів в атмосфері газового гіганта, встигнувши отруїти останні дані про газовий гіганті на Землю. НАСА транслювало останні хвилини життя космічного зонда в прямому ефірі.

«Кассіні-Гюйгенс» показав, що Титан - один знайбільш схожих на Землю світів, з якими ми стикалися, і пролив світло на історію нашої рідної планети. Справа в тому, що «Кассіні» був в деякому сенсі машиною часу. Він виявив процеси, які, ймовірно, сформували розвиток нашої Сонячної системи. Довга місія Кассіні дозволила спостерігати погоду і сезонні зміни на іншій планеті. Місія показала, що супутники Сатурна - унікальні світи, які можуть розповісти свої історії.

«Кассіні-Гюйгенс» показав, що Титан - один знайбільш схожих на Землю світів, з якими ми стикалися, і пролив світло на історію нашої рідної планети. Справа в в тому, що «Кассіні» був в деякому сенсі машиною часу. Він виявив процеси, які, ймовірно, сформували розвиток нашої Сонячної системи. Довга місія «Кассіні» дозволила спостерігати погоду і сезонні зміни на іншій планеті. Місія показала, що супутники Сатурна - унікальні світи, які можуть розповісти свої історії. Численні виміри сили тяжіння Титана космічним апаратом «Кассіні» показали, що Місяць приховує підземний океан рідкої води (ймовірно, змішаної з солями і аміаком).

Зонд Європейського космічного агентства«Гюйгенс» також вимірював радіосигнали під час спуску на поверхню в 2005 році, що переконливо свідчило про наявність океану на 55-80 км під крижаною землею. Відкриття глобального океану рідкої води додає Титана до жменьці світів в нашій сонячній системі, які потенційно можуть містити населену середу. Крім того, річки, озера і моря Титана з рідкого метану і етану можуть служити населеної середовищем на поверхні місяця, хоча будь-яке життя там, ймовірно, буде сильно відрізнятися від життя на Землі. Хоча поки немає доказів існування життя на Титані, його складний хімічний склад і унікальне середовище зробили його місцем для подальших досліджень.

Dragonfly

Влітку 2019 НАСА оголосило, що наступна метав Сонячній системі - унікальний, багато органічний світ Титана. Просуваючи пошук будівельних блоків життя, місія Dragonfly буде здійснювати кілька вильотів, щоб досліджувати і досліджувати ділянки навколо крижаної місяця Сатурна.

Спочатку запуск Dragonfly був запланований на2026 рік з і прибуттям в 2034 році. Однак у вересні 2020 НАСА попросило команду Dragonfly уточнити альтернативну дату готовності до запуску в 2027 році. Ніяких змін в архітектурі місії не буде потрібно, щоб врахувати цю нову дату, і запуск в більш пізній строк не вплине на роботу Dragonfly.

Гвинтокрилий апарат буде літати в десяткибагатообіцяючих місць на Титані в пошуках пребіотіческіх хімічних процесів, загальних як на Титані, так і на Землі. Dragonfly знаменує собою перший політ НАСА на мультіроторном транспортному засобі для науки на іншій планеті; у нього вісім роторів, і він літає як великий дрон. Він скористається перевагами щільної атмосфери Титана - в чотири рази щільніше, ніж Земля - ​​щоб стати першим транспортним засобом, яке коли-небудь доставило всю свою наукову корисне навантаження в нові місця для повторюваного і цілеспрямованого доступу до поверхневих матеріалами.

Титан є аналогом дуже ранньої Землі іможе дати ключ до розгадки того, як на нашій планеті могло виникнути життя. Під час своєї 2,7-річної базової місії Dragonfly буде досліджувати різноманітну навколишнє середовище від органічних дюн до дна ударного кратера, де рідка вода і складні органічні матеріали, ключові для життя, колись існували разом, можливо, десятки тисяч років. Його інструменти будуть вивчати, наскільки далеко просунулася хімія пребіотиків. Вони також будуть досліджувати властивості атмосфери і поверхні Місяця, її підповерхневий океан і рідкі резервуари. Крім того, інструменти будуть шукати хімічні докази минулого або існуючої життя.

Як Титан ще стане в нагоді людству?

Для початку давайте з'ясуємо, що Титан - цемісяць, яка багато в чому більше схожа на планету. У нього товста атмосфера, яка приблизно в 1,5 рази перевищує тиск на поверхні земної атмосфери. У жодного з 177 інших супутників Сонячної системи немає такої атмосфери. Крім того, Титан - єдине місце в Сонячній системі, крім Землі, зі стабільними рідинами на поверхні: на поверхні Титана є озера і моря. Отже, Титан - чудовий і дуже схожий на Землю світ.

Щільна атмосфера Титана корисна, тому що цеозначає, що вам не потрібно носити громіздкий скафандр, коли ви знаходитесь на Титані. Але головна причина, по якій мені це подобається, проста: атмосфера Титана допоможе нам вижити. У космосі радіація смертельна. Енергетичні частинки Сонця, і особливо галактичні космічні промені (ГКЛ), проникають в тканини людини, викликаючи рак і когнітивні розлади. Щоб залишатися в межах нинішніх меж ризику раку НАСА, астронавти можуть подорожувати за межі низької навколоземної орбіти (НГО) на цілих 200 днів; поїздка на Марс, імовірно, займе більше 600 днів. Але ці руйнують частинки не можуть дістатися до поверхні Титана; вони поглинаються атмосферою, а це означає, що це безпечне середовище для людини. Атмосфера Марса недостатньо щільна, щоб забезпечити надійний захист від ГКЛ і Землі.

Люди, що живуть на Титані, можуть ходити (або,скоріше, підстрибувати - оскільки сила тяжіння становить 14 відсотків від сили тяжіння Землі, що трохи менше, ніж на Місяці) в костюмах, щоб зігрітися. На Титані холодно (температура поверхні близько -290 градусів за Фаренгейтом). І людям потрібно буде носити респіратори, щоб дихати киснем, оскільки атмосфера в основному складається з азоту. Світло на Титані трохи тьмяний, як відразу після заходу сонця тут, на Землі, через частинок димки в щільній атмосфері. Люди, що живуть в одній півкулі Титана, завжди зверненому до Сатурну, матимуть прекрасний вид на окільцьовану планету.

По-справжньому кумедна (і потенційно корисна)річ полягає в наступному: завдяки низькій гравітації і щільній атмосфері люди на Титані можуть легко літати своїм ходом, якщо прив'язати крила до рук! У майбутньому люди можуть покататися на човнах по озерах і морях, які в основному знаходяться в більш високих широтах.

Оскільки на Титані так холодно, вся водазаморожена - озера і моря складаються з рідкого метану і етану. Ці вуглеводні (наприклад, природний газ тут, на Землі) в достатку на Титані - не тільки в озерах і морях, а й на поверхні і в атмосфері. Вони являють собою готовий джерело матеріалів для створення будівельних матеріалів, таких як пластмаси. Люди можуть спалювати метан для виробництва енергії, можливо, використовуючи ядерний реактор для електролізу води (оскільки атмосфера Титана не містить кисню, який нам знадобиться для спалювання метану).

Нещодавно астрономи виміряли глибину самоговеликого на Титані моря з метану. Виявилося, він становить не менше 0,3 км: цього достатньо, щоб вивчити його на роботизованою підводному човні. Виявилося, що глибина невеликого моря Синус, яке знаходиться на Титані, становить 85 м. А найбільше море Кракена виміряти поки не вдалося. Обидва водойми складаються з суміші етану і метану, другий компонент переважав. Це величезні кількість енергії.

Інший варіант хімічної енергії - гідрування ацетилену (тобто 3H 2 + C 2 H 2); і водень, і ацетилен присутні в атмосфері Титана.

Крім того, ми можемо розглянути можливістьвикористання вітряних турбін в якості альтернативного джерела енергії. Щільність повітря на Титані приблизно в п'ять разів більше, ніж на Землі, тому потенційна енергія вітру значна. Хоча на поверхні Титана не так багато вітру (вимірювання «Кассіні» показують швидкість вітру близько 1 м / сек; для порівняння, типова швидкість вітру на Землі становить приблизно 4 м / сек), вимірювання зонда Гюйгенса показали швидкість вітру близько 20 метрів в секунду на висоті 40 км - це означає, що прив'язані повітряні вітряні станції можуть виробляти сотні мегават енергії.

В чому проблема?

Якщо Титан такий хороший і цікавий, то чому його досі не освоїли? Чому на Марс і Місяць направлено більшість місій? Проблема в відстані.

Час польоту до Сатурну може варіюватися від 4років до майже 7 років, в залежності від орбітального відношення до Землі під час запуску. Без значних досягнень в енергетиці це означало б надзвичайно довгу подорож до будь-якої потенційної колонії і назад.

Крім того, має бути перебороти безлічперешкод, не останнім з яких є вивчення того, як люди будуть жити і працювати в умовах мікрогравітації. Крім того, вирощування їжі на Титані з використанням сільськогосподарських культур, як ми робимо це тут, на Землі, не буде ефективним, з огляду на нижчий потік сонячної енергії, що досягає поверхні Титана, і без того низьку ефективність фотосинтезу тут, на Землі. Людям на Титані знадобляться біотехнології та нетрадиційні продукти. Можливо, майбутні люди на Титані зможуть задіяти якийсь штучний фотосинтез.

Залишається лише чекати прориву в науці.

Читати далі

Аборти і наука: що буде з дітьми, яких народять

Вчені запропонували колонізувати супутник Церери

Подивіться на рідкісні блискавки: синю струмінь і ельфа, знятих з МКС