Содержание
История открытия и изучения
Титан был открыт голландским астрономом Христианом Гюйгенсом в 1655 году. Ученый рассмотрел этот спутник Сатурна в самодельный телескоп с 50 кратным увеличением. Гюйгенс вел наблюдение за Титаном с 25 марта по июнь и выяснил, что за 16 полных дней и 4 часа небесное тело делает полный оборот вокруг Сатурна.
Первооткрыватель назвал планету Saturni Luna, то есть «Луна Сатурна». После открытия Галилеем спутников Юпитера это было второе открытие спутника у другой планеты с помощью телескопа.
Современное наименование Титану дал Джон Гершель. В 1847 году все обнаруженные на тот момент спутники Сатурна названы именами сестер и братьев этого мифологического героя.
В 1907 году испанец Комас Сола, наблюдал явление, когда центральная часть диска Титана становится ярче, чем края. Это послужило доказательством наличия на объекте атмосферы. В 1944 году Джерард Койпер с помощью спектрометра установил, что атмосфера объекта содержит метан.
До недавнего времени сведения о спутнике Сатурна были скудными и базировались на результатах наблюдениях с телескопа НАСА «Хаббл» и космического корабля «Вояджер». В 1980 году это американский корабль пролетел на расстоянии 7000 км от поверхности Титана.
Новым этапом в изучении Титана стал 2004 года, когда международная автоматическая межпланетная станция (АМС) «Кассини», после 7 лет полета с Земли, вышла на орбиту Сатурна. С октября 2004 по август 2008 года она более 30 раз приближалась к Титану на расстояние от 2 000 до 950 км.
С помощью мощного радара и камеры с инфракрасным фильтром станция провела дистанционное изучение его атмосферы и съемку поверхности.
Исследователями были получены многочисленные черно-белые изображения поверхности Титана, которые подтвердили наличие на нем светлых континентальных областей с холмами, горными цепями, равнинами, линейно вытянутыми впадинами и метеоритными кратерами, и темных областей – морей и озер.
Зонд вошел в атмосферу Титана, на высоте 152 км раскрыл свой парашют и спускался в течение 2 часов 32 минут. Вначале, до высоты 30 км, он проходил сквозь густую оранжевую дымку стратосферы и тропосферы при порывах ветра до 400 км/ч. Установленные на нем приборы зафиксировали однородную смесь азота и метана в стратосфере и постепенное увеличение количества метана в тропосфере при приближении к поверхности.
На высоте 30 км от поверхности планеты густая пелена рассеялась. «Гюйгенс» плавно дрейфовал по ветру, скорость которого была 6-7 км/ч, одновременно спускаясь и медленно вращаясь. На высоте 20 км от поверхности он прошел сквозь слой облаков, состоящих из метана, а вблизи поверхности через туман, представленный метаном и этаном.
После этого зонд упал на поверхность, напоминающую мокрый песок или глину с тонкой твердой коркой из смеси грязного водяного и гидрокарбонатного льда, и передавал на Землю сигналы еще более часа. Во время спуска Гюйгенс фотографировал поверхность Титана. В результате на Землю было передано более 350 черно-белых изображений с разрешением 20-40 м/пиксель, снятых на высотах от 30 до 0 км.
Размер и орбита
По массе и размеру Титан – второй, после Ганимеда, спутник Сатурна. До полета корабля «Вояджера-1» диаметр его считался 5550 км, то есть больше Ганимеда, поэтому Титан считался рекордсменом.
Но при более тщательном изучении оказалось, что ошибка возникала из-за очень толстой и непрозрачной атмосферы, и реальный размер самого спутника оказался несколько меньше. Диаметр Титана – 5152 км, то есть 0.4 земных.
Титан больше Луны на 50% и тяжелее на 80%. Сила тяжести на нем – 1/7 земной.
Происхождение этого спутника Сатурна на сегодняшний день точно не определено. Также для ученых остается открытым вопрос, был ли он захвачен Сатурном извне или сразу образовался на орбите из газопылевого облака. Так как он сильно отличается от прочих спутников, оставляя им на всех всего 5% массы, то теория захвата вполне вероятна.
Радиус орбиты Титана – 1 221 870 километров. Он находится далеко за границей внешнего кольца Сатурна. Благодаря такому удалению спутник виден даже в небольшой телескоп. Полный оборот вокруг Сатурна Титан совершает за 15 дней 22 часа и 41 минуту. Древний астроном Гюйгенс немного ошибся в своих расчетах, хотя и определил эту величину довольно точно, учитывая уровень доступной на то время оптики.
Состав и поверхность
Сведения ученых о внутреннем строении Титана основаны на расчетах и наблюдениях за различными процессами на нем. Внутри объекта находится твердое силикатное ядро диаметром 3400 км, состоящее из обычных скальных пород.
Выше него расположен слой очень плотного водяного льда. Затем идет слой жидкой воды с примесью аммиака и еще один ледяной – поверхность спутника. Кроме льда, верхний слой содержит и скальные породы и все, что выпадает в виде осадков.
Поверхность Титана нельзя увидеть, даже если находиться вблизи, не говоря уже о наблюдениях с помощью телескопов с Земли. Этому препятствует плотная облачность в верхних слоях атмосферы.
В 2005 году зонд «Гюйгенс» отделился от станции «Кассини» и опустился на поверхность Титана, передав первые панорамные фотографии. Сам «Кассини» за годы, проведенные на орбите Сатурна сделал много фотографий облачного покрова Титана и его поверхности в разных диапазонах.
Сатурн своим мощным притяжением оказывает сильное воздействие на Титан. Приливные силы «корежат» его и вызывают разогрев ядра и движение разных слоев. Поэтому на Титане наблюдается вулканическая деятельность. На нем обнаружены криовулканы, которые извергающиеся не лавой, а водой и жидкими углеводородами.
Поверхность Титана в основном ровная, без сильных перепадов. Однако кое-где встречаются и настоящие горные хребты высотой до 1 км. Обнаружена и гора высотой 3337 м. Также на поверхности Титана есть множество озер из этана, и даже целые моря – например, море Кракена по площади сравнимо с Каспийским морем. Имеется множество этановых рек или их русла.
В месте приземления зонда «Гюйгенс» видно множество камней округлой формы – это следствие воздействия на них жидкости, по аналогии тому, как обтачиваются валуны в земных реках.
На поверхности обнаружено 7 кратеров. Мощная атмосфера Титана спасает его от ударов некрупных метеоритов. А следы от падения крупных быстро затягиваются. Впрочем, на сегодняшний день изучена небольшая часть спутника.
По экватору Титан опоясан образованием, которое ученые поначалу принимали за метановое море. Оказалось, что это дюны из углеводородной пыли, которая выпала в виде осадков или была принесена ветром с других широт. Эти дюны располагаются параллельно и вытянуты на сотни километров.
Водный слой
Самое любопытное на Титане – возможное наличие подповерхностного океана. Благодаря этому спутник стал одним из приоритетных объектов для будущих исследований, аналогично Европе, спутнику Юпитера, на которой также имеется подповерхностный океан.
Если он на самом деле есть, то сплошь охватывает весь Титан. По расчетам ученых, вода в океане содержит около 10% аммиака, который служит антифризом и снижает температуру замерзания воды, поэтому она там должна находиться в жидком виде.
Также в воде может содержаться некоторое количество разных солей, как в земной морской воде.
На Титане существует несколько морей. Площадь каждого превышает 100 000 кв/км. Внутри морей довольно много холмистых и гористых островов, некоторые из них превышают по размеру острова Северной Земли и остров Врангеля.
В северной и южной приполярных областях установлено более 400 озер разного размера. Если площадь одних озер превышают 26 000 кв/км, и они составляют около 70% жидкой поверхности Титана, то другие совсем маленькие. Одни озера дают начало рекам, другие — служат устьями рек.
Довольно широко распространенными элементами рельефа в континентальных областях Титана являются линейные горные хребты и впадины протяженностью более 150 км и шириной более 30 км. Это обширные участки, похожие на сильно расчлененные плоскогорья и плато на Земле, вмещающие озера равнины, речные долины разнообразной конфигурации длиной более 200 км, шириной до 5 км и глубиной до 200 м.
Атмосфера
Титан — единственный спутник в Солнечной системе, у которого есть своя атмосфера. Она массивнее земной примерно на 20%, а из-за меньшего тяготения простирается гораздо дальше, до высоты 600 км. Толщина атмосферы в 10 больше земной – 400 км. Давление у поверхности — 1.5 земных атмосферы, то есть на 60% больше.
Примерно на 95% атмосфера состоит из прозрачного азота. Оставшиеся 5% — это метан и незначительное количество водорода, а также следы углеводородов, нитридов, гелия и аргона. Эти вещества окрашивают атмосферу Титана в оранжевый цвет. На Титане идет дождь или снег из метана или этана из метановых и этановых облаков.
Атмосфера плотно окутывает планету, поэтому в видимом диапазоне поверхность снаружи почти совсем не видна. Но общие оценки, сделанные на основе наблюдений с Земли и с «Вояджеров», указывают, что на его поверхности и в атмосфере некоторые вещества могут находиться в жидком состоянии. Благодаря сверхуспешной миссии «Кассини-Гюйгенс», эти предположения подтвердились.
Частые вопросы
Нет. Но вполне можно разглядеть в бинокль 7х50, хотя это и не так просто – яркость Титана около 9 m. Это небесное тело легко обнаружить в телескоп от 60 мм. В более мощные оптические приборы он виден совершенно отчетливо на большом расстоянии от Сатурна. Например, в рефрактор Sky-Watcher 909 хорошо виден не только Титан, но другие, более мелкие спутники Сатурна, словно живой рой окружающие его.
На Титане, как на Земле, существует 4 сезона. Но это не совсем времена года. Каждый сезон длится 7 земных лет.
В целом условия на Титане практически аналогичны тем, которые были на Земле на этапе ее зарождения, кроме чрезвычайно низких температур. Подповерхностный океан спутника богат углеводородами, причем там постоянно происходят разные химические процессы с их участием, постоянно образуются новые молекулы довольно сложных органических веществ. По мнению ученых, зарождение простейшей жизни в таких условиях нельзя исключать. Согласно исследованиям «Кассини», у поверхности Титана практически нет ацетилена, как предполагалось ранее, а водород тоже куда-то исчезает. Объяснения этому факту пока нет, и это вполне может быть результатом наличия неких микроорганизмов.
