Тита́н – крупнейший спутник Сатурна, второй по величине спутник в Солнечной системе (после спутника Юпитера Ганимеда), является единственным, кроме Земли, телом в Солнечной системе, для которого доказано стабильное существование жидкости на поверхности, и единственным спутником планеты, обладающим плотной атмосферой.
Диаметр Титана – 5152 км, это на 50% больше, чем у Луны, при этом Титан на 80% превосходит спутник Земли по массе. Титан также превосходит размерами планету Меркурий, хотя и уступает ей по массе. Сила тяжести на нём составляет приблизительно одну седьмую земной. Масса Титана составляет 95% массы всех спутников Сатурна.
Поверхность Титана в основном состоит из водяного льда и осадочных органических веществ, геологически молодая, в основном ровная, за исключением небольшого количества горных образований и кратеров, а также нескольких криовулканов. Плотная атмосфера, окружающая Титан, долгое время не позволяла увидеть поверхность спутника вплоть до прибытия аппарата «Кассини-Гюйгенс» в 2004 году.
Атмосфера преимущественно состоит из азота, также имеется небольшое количество метана и этана, которые образуют облака, являющиеся источником жидких и, возможно, твёрдых осадков. На поверхности имеются метан-этановые озёра и реки. Давление у поверхности примерно в 1,5 раза превышает давление земной атмосферы. Температура у поверхности – минус 170-180°C.
Несмотря на низкую температуру, Титан сопоставляется с Землёй на ранних стадиях развития, и нельзя исключать, что на спутнике возможно существование простейших форм жизни, в частности, в подземных водоёмах, где условия могут быть гораздо комфортнее, чем на поверхности.
Титан был открыт 25 марта 1655 года голландским физиком, математиком и астрономом Христианом Гюйгенсом. Вдохновлённый примером Галилея, Гюйгенс вместе со своим братом Константином создал телескоп, имевший апертуру 57 мм и кратность увеличения более 50 раз.
С помощью этого телескопа Гюйгенс наблюдал за планетами солнечной системы – Марсом, Венерой,Юпитером и Сатурном. У последнего учёный заметил яркое тело, которое совершало полный оборот вокруг планеты за 16 дней. После четырёх оборотов, в июне 1655 года, когда кольца Сатурна имели низкий наклон относительно Земли и не мешали наблюдению, Гюйгенс окончательно удостоверился, что обнаружил спутник Сатурна.
Гюйгенс зашифровал своё открытие в виде анаграммы admovere oculis distantia sidera nostris, vvvvvvvcccrrhnbqx, содержащей строчку из поэмы Овидия «Фасты», эту анаграмму Гюйгенс отправил в письме Джону Валлису от 13 июня 1655 года. Расшифровку анаграммы Гюйгенс дал в письме Валлису от 13 марта 1656 года: лат. Saturno luna sua circumducitur diebus sexdecim horis quatuor (Спутник обращается вокруг Сатурна за 16 дней и 4 часа). С момента изобретения телескопа это был второй случай открытия спутника, через 45 лет после обнаружения Галилеем четырёх крупнейших спутников Юпитера.
В течение более двух столетий спутник оставался фактически безымянным, Гюйгенс называл новое небесное тело просто Saturni Luna («Сатурнова луна» по-латыни). Некоторые астрономы называли его «Гюйгенсовым спутником» или просто «Huyghenian». После открытия Джованни Кассини ещё четырёх спутников Сатурна астрономы стали называть Титан как Сатурн IV, так как он находился в четвёртой позиции от планеты. После 1789 года подобная методика присвоения названий была упразднена в связи с открытием новых спутников, часть из которых располагалась на более близких орбитах к планете, чем уже известные.
Имя «Титан» стало использоваться после публикации в 1847 статьи Джона Гершеля (сына Вильяма Гершеля, открывшего Мимас и Энцелад) «Результаты астрономических наблюдений, сделанных на мысе Доброй Надежды». В этой статье астроном предложил назвать известные тогда семь спутников Сатурна именами сестёр и братьев Кроноса (греческого аналога римского бога Сатурна).
Радиус орбиты Титана составляет 1221870 км (20,3 радиуса Сатурна), и, таким образом, он находится вне колец Сатурна, крайнее из которых (Е) находится примерно в 750000 км. Орбиты двух ближайших спутников проходят в 242000 км дальше от Сатурна (Гиперион) и в 695000 км ближе к планете (Рея). Орбиты Титана и Гипериона образуют орбитальный резонанс 3:4. Титан делает четыре оборота вокруг Сатурна, в то время как Гиперион только три.
Полный оборот вокруг планеты Титан производит за 15 дней, 22 часа и 41 минуту со средней скоростью 5,57 км/с. Орбита спутника отлична от круговой и имеет эксцентриситет, равный 0,0288. Плоскость орбиты отклонена от экватора Сатурна и плоскости колец на 0,348°.
Как Луна и многие другие спутники планет в Солнечной системе, Титан имеет синхронное вращение относительно планеты, ставшее результатом действия приливных сил. Это означает, что периоды вращения вокруг своей оси и обращения вокруг Сатурна совпадают, и спутник повёрнут к планете всегда одной и той же стороной. От меридиана, проходящего через центр этой стороны, ведётся отсчёт долготы.
Наклон оси вращения Сатурна составляет 26,73°, что обеспечивает смену времён года на планете и её спутниках в южных и северных полушариях. Каждый сезон длится примерно 7,5 земных лет, поскольку Сатурн делает полный оборот вокруг Солнца примерно за 30 лет. Ось вращения Титана, перпендикулярная плоскости его орбиты, почти сонаправлена оси вращения Сатурна. Последнее лето в южном полушарии Титана закончилось в августе 2009 года.
Центр масс Сатурна и Титана находится на удалении всего 30 км от центра Сатурна вследствие его превосходства по массе в 4227 раз, поэтому влияние спутника на движение планеты ничтожно мало.
Титан имеет диаметр 5152 км и является вторым по размеру спутником в Солнечной системе, после спутника Юпитера Ганимеда.
Длительное время астрономы считали, что диаметр Титана составляет 5550 км, следовательно, Титан больше Ганимеда, но исследование, проведённое аппаратом «Вояджер-1», показало наличие плотной и непрозрачной атмосферы, которая мешала точно определить размер объекта.
Диаметр Титана, а также его плотность и масса схожи с таковыми спутников Юпитера – Ганимедом и Каллисто. Титан примерно на 50 % больше Луны (по радиусу) и на 80 % превосходит её по массе. Также Титан превосходит размерами планету Меркурий, хотя и уступает ей по массе. Ускорение свободного падения составляет 1,352 м/с², это означает, что сила тяжести составляет примерно седьмую часть земной (9,81 м/с²).
Средняя плотность Титана составляет 1,88 г/см³, что является самой высокой плотностью среди спутников Сатурна. На долю Титана приходится более 95% массы всех спутников Сатурна.
До сих пор окончательно не решён вопрос о том, сформировался ли Титан из пылевого облака, общего с Сатурном, или сформировался отдельно и впоследствии был захвачен гравитацией планеты. Последняя теория позволяет объяснить такое неравномерное распределение массы среди спутников.
Титан является достаточно крупным небесным телом для поддержания высокой температуры внутреннего ядра, что делает его геологически активным.
Титан состоит примерно наполовину из водяного льда и наполовину – из скальных пород. По составу Титан схож с некоторыми другими крупными спутниками газовых планет: Ганимедом, Европой, Каллисто, Тритоном, но сильно отличается от них составом и структурой своей атмосферы.
При сопоставимых размерах с Меркурием и Ганимедом, Титан обладает обширной атмосферой, толщиной более 400 км. По современным оценкам атмосфера Титана состоит на 95 % из азота и оказывает давление на поверхность в 1,5 раза больше, чем атмосфера Земли. Наличие метана в атмосфере приводит к процессам фотолиза в верхних слоях и образованию нескольких слоёв углеводородного «смога», из-за чего Титан является единственным спутником в Солнечной системе, поверхность которого невозможно наблюдать в оптическом диапазоне.
Не существует единого мнения о происхождении атмосферы. Есть несколько различных версий, но к каждой из них имеются серьёзные контраргументы.
Граница атмосферы Титана находится примерно в 10 раз выше, чем на Земле. Граница тропосферы располагается на высоте 35 км. До высоты 50 км простирается обширная тропопауза, где температура остаётся практически постоянной, а затем температура начинает расти. Минимальная температура около поверхности составляет -180°C, при увеличении высоты температура постепенно повышается и на расстоянии 500 км от поверхности достигает -121°C.
Ионосфера Титана имеет более сложную структуру, чем земная, её основная часть располагается на высоте 1200 км. Неожиданностью стало существование на Титане второго, нижнего слоя ионосферы, лежащего между 40 и 140 км (максимум электропроводности на высоте 60 км).
Единственными телами в Солнечной системе с плотной атмосферой, состоящей в основном из азота, являются Земля и Титан (разрежёнными азотными атмосферами обладают также Тритон и Плутон). Атмосфера Титана состоит из азота на 98,4% и примерно на 1,6% из аргона и метана, которые преобладают в основном в верхних слоях атмосферы, где их концентрация достигает 43%. Имеются также следы этана, диацетилена, метилацетилена, цианоацетилена, ацетилена, пропана, углекислого газа, угарного газа, циана, гелия. Практически отсутствует свободный кислород.
Так как Титан не обладает существенным магнитным полем, то его атмосфера, особенно верхние слои, сильно подвержена воздействию солнечного ветра. Кроме того, она также подвержена действию космического излучения и солнечному облучению, под воздействием которых, в частности, ультрафиолета, молекулы азота и метана разлагаются на ионы или углеводородные радикалы. Эти фрагменты, в свою очередь, образуют сложные органические соединения азота или соединения углерода, в том числе ароматические соединения (например, бензол). Также в верхних слоях атмосферы образуется полиин – полимер с сопряжённой тройной связью.
Органические соединения, включающие в себя атомы азота, придают поверхности Титана и атмосфере оранжевый цвет (в частности, таков цвет неба, если смотреть с поверхности). Под воздействием Солнца весь метан был бы преобразован за 50 миллионов лет (очень небольшой срок по сравнению с возрастом Солнечной системы), однако этого не происходит. Это означает, что запасы метана в атмосфере постоянно пополняются. Одним из возможных источников метана может быть вулканическая активность.
Температура у поверхности Титана составляет в среднем -180°C. Из-за плотной и непрозрачной атмосферы разница температуры между полюсами и экватором составляет всего 3 градуса. Такие низкие температуры и высокое давление противодействуют таянию водяного льда, вследствие чего в атмосфере практически нет воды.
В высоких слоях атмосферы содержится много метана; он должен был бы приводить к возникновению парникового эффекта и, как следствие, повышению температуры на спутнике. Однако оранжевый туман, состоящий из органических молекул, распространённый повсеместно в нижних слоях атмосферы, хорошо поглощает солнечное излучение и пропускает инфракрасное от поверхности, что приводит к антипарниковому эффекту и охлаждает поверхность примерно на 10 градусов.
Ветер у поверхности Титана обычно довольно слабый и составляет примерно 0,3 м/с, на небольших высотах направление ветра менялось. На высотах более 10 км в атмосфере Титана постоянно дуют довольно сильные ветры. Их направление совпадает с направлением вращения спутника, а скорость растёт с высотой с нескольких метров в секунду на высоте 10-30 км до 30 м/с на высоте 50-60 км, что приводит к образованию дифференциального вращения.
На высотах более 120 км имеет место сильная турбулентность – её признаки были замечены ещё в 1980-1981 годах, когда через систему Сатурна пролетали космические аппараты «Вояджер». Однако неожиданностью стало то, что на высоте около 80 км в атмосфере Титана зарегистрирован штиль – сюда не проникают ни ветры, дующие ниже 60 км, ни турбулентные движения, наблюдаемые вдвое выше. Причины такого странного замирания движений пока не удаётся объяснить.
В целом рельеф Титана относительно ровный – вариация по высоте не более 2 км, однако локальные перепады высот, как показывают данные радара и стереоснимки, полученные «Гюйгенсом», могут быть весьма значительными; крутые склоны на Титане не редкость. Это является результатом интенсивной эрозии при участии ветра и жидкости. Ударных кратеров на Титане немного (по состоянию на 2012 год точно идентифицировано 7 и предположительно – 52). Это следствие того, что их относительно быстро скрывают осадки и сглаживает ветровая эрозия. Поверхность Титана в умеренных широтах менее контрастна.
Для некоторых деталей поверхности Титана предполагается криовулканическое происхождение. Это в первую очередь гора Дум с прилегающими патерой Сотра и потоком Мохини, гора Эребор и потокообразные объекты в области Хотэя.
Имеются схожие с Ксанаду по размерам тёмные области, опоясывающие спутник по экватору, которые поначалу идентифицировались как метановые моря. Радарные исследования, однако, показали, что тёмные экваториальные регионы почти повсеместно покрыты длинными параллельными рядами дюн, вытянутых в направлении преобладающих ветров (с запада на восток) на сотни километров – так называемые «кошачьи царапины».
Тёмный цвет низменностей объясняется скоплением частиц углеводородной «пыли», выпадающей из верхних слоёв атмосферы, смываемой метановыми дождями с возвышенностей и приносимой в экваториальные районы ветрами. Пыль может быть перемешана с ледяным песком.
Возможность существования на поверхности Титана рек и озёр, наполненных жидким метаном, была предложена на основе данных, собранных аппаратами «Вояджер-1» и «Вояджер-2», которые показали существование плотной атмосферы соответствующего состава и нужных температур для поддержания метана в жидком состоянии. В 1995 году данные телескопа «Хаббл» и другие наблюдения позволили непосредственно обосновать существование жидкого метана на поверхности в виде отдельных озёр или даже океанов подобно земным.
Миссия «Кассини» в 2004 году также подтвердила эту гипотезу, хотя и не сразу. Когда аппарат прибыл в систему Сатурна, исследователи надеялись обнаружить жидкость с помощью отражения солнечного света, но сначала никаких бликов обнаружить не удалось.
В июле 2009 года было зафиксировано отражение солнечного света (блик) от гладкой поверхности жидкого бассейна в инфракрасном диапазоне, что стало прямым доказательством существования озёр.
Ранее вблизи полюсов радар «Кассини» показал наличие очень ровной и/или хорошо поглощающей поверхности, которая представляет собой жидкие метановые (либо метан-этановые) резервуары, наличие которых долго было под сомнением.
На Титане имеются отчётливые признаки вулканической активности. Однако при схожести формы и свойств вулканов, на спутнике действуют не силикатные вулканы, как на Земле или Марсе и Венере, а так называемые криовулканы, которые, скорее всего, извергаются водно-аммиачной смесью с примесью углеводородов.
Изначально существование вулканизма было предположено после обнаружения в атмосфере аргона-40, который образуется при распаде радиоактивных веществ. Позже «Кассини» зарегистрировал мощный источник метана, который предположительно является криовулканом. Так как на поверхности спутника до сих пор не было найдено ни одного источника метана, способного поддерживать постоянное количество этого вещества в атмосфере, то теперь считается, что основная часть всего метана происходит из криовулканов.
Кроме того, в декабре 2008 года астрономы зарегистрировали в атмосфере два светлых образования временного характера, однако они оказались слишком долговечными, чтобы принять их за погодное явление. Предполагается, что это было последствие от активного извержения одного из криовулканов.
Вулканические процессы на Титане, как и на Земле, обусловлены распадом радиоактивных элементов в мантии спутника. Магма на Земле состоит из расплавленных пород, которые имеют меньшую плотность, чем породы коры, через которую они извергаются. На Титане же водно-аммиачная смесь гораздо больше по плотности, чем водяной лёд, через который она извергается на поверхность, следовательно, требуется большее количество энергии для поддержания вулканизма. Одним из источников такой энергии является мощное приливное воздействие Сатурна на свой спутник.
Согласно расчётам, Титан имеет твёрдое ядро, состоящее из скальных пород, диаметром около 3400 км, которое окружено несколькими слоями водяного льда. Внешний слой мантии состоит из водяного льда и гидрата метана, внутренний из спрессованного, очень плотного льда. Между этими слоями возможно существование прослойки из жидкой воды.
Как и на другие спутники Юпитера и Сатурна, такие, например, как Ио и Энцелад, на Титан действуют значительные приливные силы, которые играют значительную роль в тектонических процессах спутника, разогревают его ядро и поддерживают вулканическую активность.
Ряд учёных выдвинули гипотезу о существовании глобального подповерхностного океана. Мощное приливное действие Сатурна может привести к разогреву ядра и поддержанию достаточно высокой температуры для существования жидкой воды. Сравнение снимков «Кассини» за 2005 и 2007 годы показало, что детали ландшафта сместились примерно на 30 км. Поскольку Титан всегда повёрнут к Сатурну одной стороной, такой сдвиг может объясняться тем, что ледяная кора отделена от основной массы спутника глобальной жидкой прослойкой.
Предполагается, что в воде содержится значительное количество аммиака (около 10%), который действует на воду как антифриз, то есть понижает температуру её замерзания. В сочетании с высоким давлением, оказываемым корой спутника, это может являться дополнительным условием существования подповерхностного океана.
Как и на Земле, на Титане есть смена времён года. По мере продвижения Сатурна и его спутников вокруг Солнца времена года на Титане постепенно сменяют друг друга.
На Титане, как и на Земле, время от времени образуются штормы. Нагрев поверхности солнечными лучами создаёт восходящие потоки в атмосфере, вызывая мощную конвекцию, перемещение влаги и конденсацию облаков.
В отличие от Земли на Титане мощные облака намного сильнее смещаются по широте, по мере смены сезонов, тогда как на Земле они сдвигаются к северу или югу незначительно.
Титан – самый далекий объект в Солнечной системе, на котором однажды смог побывать созданный руками человека космический аппарат. Помимо этого, самый большой спутник Сатурна очень похож на нашу планету по многим важным параметрам, среди которых особенно выделяется наличие толстой атмосферы, схожей с земной. Единственным, что делает невозможным наличие жизни в том виде, в котором мы ее знаем, являются экстремально низкие температуры, царствующие повсеместно в этом сумеречном мире. Но что, если жизнь на Титане отличается от привычной? И если так, какой бы именно она могла быть?
Титан – один из самых интересных для изучения объектов в Солнечной системе, который был обнаружен в 1655 году знаменитым астрономом Христианом Гюйгенсом. Несмотря на то, что диаметр этого спутника Сатурна даже больше диаметра полноценной планеты Меркурий, сила тяжести в этом замороженном мире составляет всего одну седьмую земной. Этот факт может означать, что если вы однажды окажетесь на Титане, то нацепив себе на спину пару импровизированных крыльев, вы вполне сможете планировать над поверхностью Титана в условиях низкой гравитации без малейшей угрозы разбиться о каменистую гладь этого спутника.
Поверхность Титана представляет собой по-большему счету водяной лед, покрытый осадочными органическими веществами, которые теоретически могла бы использовать для своего развития простейшая экзотическая жизнь. Ученые считают, что вероятность возникновения на Титане жизни, похожей на земную, является крайне низкой, однако этот факт вовсе не означает, что жизни там нет места вообще.
Как известно, для развития биологических организмов могут потребоваться несколько основных элементов, которые включают в себя некий источник энергии и вещество-растворитель, участвующее в обеспечении большинства жизненноважных функций внутри организма. И если основным источником энергии для жизни на Титане может являться метан, то главный земной растворитель – вода, на спутнике Сатурна просто бы моментально замерз, так и не положив начало для развития микроорганизмов. Ученые считают, что роль растворителя в таком случае стал бы исполнять сжиженный этан, огромное количество которого можно найти в озерах Титана.
Помимо этана, гипотетическая инопланетная жизнь могла бы использовать для строительства клеток и известный землянам кремний, что позволило бы микроорганизмам процветать даже при самых низких температурах. Кстати говоря, этот факт мог бы быть весьма кстати из-за того, что средняя температура на поверхности спутника Сатурна равняется -178 градусам Цельсия. В любом случае, возможность наличия на спутнике какой-либо жизни сможет подтвердить или опровергнуть миссия NASA Dragonfly, которая в 2034 году приступит к поискам пребиотической химии на Титане. Помимо миссии NASA, Европейское космическое агентство планирует направить в середине 2020-х годов в окрестности Сатурна и его спутников проект Titan Saturn System Mission (TSSM), который позволит изучить модель эволюции Титана и его геологические и климатические особенности.
Титан – одно из наиболее интересных небесных тел в Солнечной системе. Однако данный спутник Сатурна невозможно хорошо рассмотреть в обычных условиях – из-за своей атмосферы (она составляет в толщину около 400 километров и включает несколько слоев углеводородного «смога») он выглядит как желтый шар, лишенный каких-либо явных черт. Но благодаря данным, собранным зондом «Кассини», специалисты из NASA смогли подготовить самые четкие на данный момент изображения поверхности загадочного объекта.
Титан, как считают ученые, обладает некоторыми сходствами с Землей: у обеих планет атмосферы богаты азотом, у обеих имеется тектоническая активность, жидкие океаны, реки и озера на поверхности, устойчивый «уровень моря». Возможно, на Титане присутствуют «ингредиенты», необходимые для возникновения жизни, однако у этого спутника Сатурна есть и существенные отличия от нашей планеты: например, его океаны полны жидкого метана, а атмосфера лишена кислорода. Во время своей миссии «Кассини» выполнял облеты и вокруг Титана, благодаря чему смог картировать его поверхность, используя радарное и инфракрасное сканирование.
Новые изображения, опубликованные NASA, были получены в результате обработки снимков, сделанных зондом, при помощи специальной техники. Последняя, как отмечает NASA, позволяет сделать менее заметными «швы», образующиеся при объединении снимков, а также помогает «подчеркнуть» мельчайшие спектральные вариации в материалах на поверхности Титана. Например, на данных изображениях области дюн на экваторе спутника предстают в ровном коричневом цвете; регионы же, показанные в синем и розовом цветах, возможно, богаты водным льдом.
Ученые полагают, что на данный момент это, вероятно, наиболее подробные изображения Титана. «Кассини», запущенный в 1997 году, завершил свою миссию в 2017-м – в сентябре он сгорел в атмосфере Сатурна. В будущем, впрочем, специалисты надеются изучить загадочный спутник Сатурна намного подробнее – в частности, в будущем NASA планирует отправить на Титан субмарину (недавно ученые воссоздали в лаборатории море Титана для тестирования будущей подлодки).
Титан – это очень интересный объект нашей Солнечной системы. Мы довольно много знаем об этом спутнике, относительно много. Во-первых, это единственный спутник с атмосферой, причем достаточно плотной атмосферой – она даже плотнее, чем у Земли. И, более того, эта атмосфера состоит из молекулярного азота. Все ученые и астрономы, которые проводили исследования Солнечной системы, очень заинтересовались такой атмосферой.
Во-первых, непонятно, почему она сохранилась у спутника, потому что практически все остальные спутники, включая нашу Луну, – безатмосферные тела. Им не хватает гравитации, чтобы поддержать атмосферу. А здесь спутник, у которого плотная атмосфера, которая состоит из интересных газов – молекулярного азота и метана. И тут сразу же возникла аналогия с нашей планетой, на которой тоже азотная атмосфера плюс кислород и так далее. Аналогия не просто с Землей, а с ранней Землей. Для астрономов и астрофизиков, основной интерес все-таки представляет вопрос, как возникла наша планета, как возникла атмосфера и как возникла жизнь, естественно. И поэтому Титан назывался в литературе «холодная ранняя Земля».
По размерам это достаточно большой спутник, второй по размерам в Солнечной системе после Ганимеда, спутника Юпитера. Он больше Луны, больше планеты Меркурий. Но он расположен очень далеко от Солнца. Система Сатурна находится в 10 астрономических единицах, полутора миллиардах километров от Солнца. Это расстояние, которое нам физически ощутить очень сложно. Солнечного света туда доходит в 100 раз меньше, чем на Землю. И, естественно, это тело очень холодное. Ученые предполагали, что, когда наша планета формировалась, были горячие и холодные этапы эволюции. И, видимо, Титан по своему составу, по своей атмосфере в какой-то мере способен нам рассказать и показать это. В исследованиях мы можем увидеть то, что было на нашей планете достаточно давно. А это нам очень важно. Мы должны все-таки разобраться, как возникла жизнь и как эволюционировала наша планета.
Сейчас в системе Сатурна уже больше 10 лет работает космическая миссия «Кассини». И одной из целей этой космической станции было исследование Титана. Исследование показало, что есть достаточно плотная атмосфера, но поверхность скрыта фотохимической дымкой. Мы видели в телескопы и на других космических станциях, которые пролетали через систему Сатурна, что весь спутник окутан дымкой, и мы не видели поверхности, не представляли, что там. Строились разные гипотезы и теории. На станции был посадочный модуль «Гюйгенс» Европейского космического агентства, который был десантирован на поверхность.
Что мы узнали за время работы станции «Кассини»? Очень много. Было более 130 близких пролетов этого спутника. Он расположен достаточно далеко от планеты – на расстоянии 20 радиусов планеты, и это достаточно сложная динамическая задача – организовать пролеты станции. Но она была решена достаточно успешно, и на разных высотах эти пролеты были осуществлены. И тем большим комплексом приборов, которые установлены на этой станции, было получено много совершенно неожиданных и иногда потрясающих данных об этом спутнике.
Во-первых, оказалось, что поверхность спутника очень похожа на поверхность Земли: там есть моря и озера, есть горы и равнины, есть дюны и пустынные области – то, что мы никогда не видели, а увидеть в ближайшее время нам будет трудно, потому что в ближайшие десятилетия миссии к Сатурну не будет.
Во-вторых, это то единственное тело в Солнечной системе, которое похоже на нашу Землю. Есть жидкости на поверхности этого объекта, которые формируют большие озера и моря, но прежде всего оказалось, что это совершенно другие жидкости: там жидкий метан (это природный газ, который мы на кухне зажигаем) и другие, более сложные углеводороды, пропан – опять же то, что мы используем в быту. Есть дожди, есть облачные системы, есть конденсация, есть испарение метана. И это единственная система, кроме Земли, где есть круговорот этого газа, который существует на этом спутнике и в газообразном состоянии, и в жидком, и в твердом, то есть ледяном.
Ландшафт оказался очень удивительным: есть каньоны, есть русла рек, но все это расположено по-другому, чем на нашей планете. Большинство морей и озер расположено в полярных областях. Экваториальные области больше похожи на наши пустыни: там есть огромные дюны, но не из того песка, который у нас на Земле, а из твердых углеводородов, так называемых толинов – это продукты фотосинтеза метана, молекулярного азота и других углеводородов.
Быть может, наиболее прямой аналог – сажа, когда у нас что-то сгорает. Это очень длинные дюны темного цвета, порядка 200 километров, достаточно высокие, до 100–200 метров. Наличие дюн говорит о том, что на этой планете есть климат. Есть система ветров, которые какое-то время работают в одном направлении, затем в другом, формируются гребни дюн и так далее.
И все это удалось, даже основные результаты различных форм на поверхности Титана были получены за счет спускаемого аппарата «Гюйгенс». Но он проработал на поверхности всего 40 минут, потому что там очень холодно, большая плотность и тех батарей, которые на этом аппарате были, оказалось недостаточно на более долгий срок. А потом во время пролетов работали разные инструменты, различные спектрометры и радар, установленный на этой космической станции. И он помог нам обнаружить всю неоднородность рельефа на поверхности Титана и, более того, провести измерения атмосферы.
Здесь тоже получен целый ряд очень интересных новых результатов. В частности, мы наконец разобрались, как образуется эта фотохимическая дымка, из-за которой мы не видим даже при помощи космических телескопов, что же там происходит на поверхности этого тела. Во-вторых, мы знаем, как реализуется обмен веществом с атмосферой Титана и всей магнитосферой Сатурна.
Сатурн – это планета с относительно сильным магнитным полем. Существует коротационная плазма, которая воздействует на атмосферу, что приводит к потери атмосферы. У спутника формируется горячая корона, и посредством этой горячей короны идет потеря атмосферы. «Кассини» – это первый случай, когда мы непосредственно измерили параметры атмосферы в горячей короне и показали, какая структура атмосферы планет и спутников существует. Те измерения, которые были сделаны, подтвердили наши теоретические предсказания. Реальная ситуация гораздо сложнее, и это теперь будет полем работы астрофизиков и специалистов, занимающихся Солнечной системой, на многие годы вперед. Но тем не менее это одни из важнейших данных об этом спутнике.
Исследование атмосферы, особенно нижних слоев, показало, что в атмосфере за счет воздействия солнечного излучения, космических лучей и, в частности, плазмы от Сатурна происходит очень богатая химия. То есть производятся довольно сложные молекулы, которые можно отнести даже к предбиологическому типу. И, в принципе, даже в такой удаленной и холодной системе возможен синтез достаточно сложной органики. И это один из первых шагов к формированию и пониманию условий, как возникала жизнь у нас на планете и как она может возникнуть на других объектах Солнечной системы.
Титан оказался непростым спутником, внутреннее строение удалось исследовать. И, по-видимому, у этого спутника тоже есть океан из очень соленой воды. Но этот объект уже довольно сильно остыл, и, по-видимому, на поверхности существует очень плотный и глубокий слой льда. Но тем не менее Титан можем отнести к объектам Солнечной системы с океанами воды.
Что там, внутри океана? Силикатное ядро? Сейчас очень сложно сказать, но этот объект, этот спутник Сатурна очень важен для исследования, для углубления, для понимания всех процессов формирования жизни в Солнечной системе – как у нас на Земле, где мы знаем эту форму жизни, так и на поверхности либо где-то в океане Титана. И эти исследования будут продолжаться много-много лет.
Когда ученые говорят о возможности существования жизни за пределами Земли, как правило, их внимания удостаиваются планеты и спутники, на которых есть как минимум три условия для потенциального формирования живых организмов, а именно – тепло, пригодная для жизни атмосфера и вода.
Крупнейший спутник Сатурна – Титан – представляет собой поистине уникальное место. Его атмосферное давление схоже с земным, атмосфера богата азотом (в атмосфере нашей планеты азота более 78%). Титан – единственное место в Солнечной системе (разумеется, за исключением Земли), где идут дожди и образуются туманы.
Кроме того, на Титане есть моря, озера и реки – правда, все они вместо воды содержат жидкий метан и этан.
Возможность существования жизни на Титане обсуждается учеными уже давно. Многие исследователи полагали, что это невозможно, так как Титан сильно удален от Солнца и из-за этого там слишком холодно. Кроме того, атмосфера спутника помимо азота богата еще и ядовитым метаном, а воды на Титане и вовсе нет. Именно поэтому ранее его рассматривали как не слишком подходящее место для зарождения жизни.
|
