Для той категории ученых-энтузиастов, которым интересно существование пригодных для освоения внеземных миров, известная фраза: «Есть ли жизнь на Марсе, нет ли жизни на Марсе», перестала сегодня быть актуальной. Оказалось, что в пределах Солнечной системы существуют миры, которые в этом аспекте куда более интересны, чем Красная Планета. Яркий тому пример – самый крупный спутник Сатурна Титан. Выяснилось, что это небесное тело очень похоже на нашу планету. Информация, которой сегодня располагают ученые, допускает существование научной версии, что жизнь на Титане спутнике Сатурна — вполне реальный факт.
Чем же для землян так интересен Титан?
После того, как человек десятки лет безуспешно пытался найти в пределах нашей Солнечной системы мир, который хотя бы издали напоминал нашу Землю, информация о Титане вселила в научное сообщество надежду. Вплотную данным небесным телом ученые стали интересоваться, начиная с 2005 года, когда на поверхность одного из крупнейших спутников Солнечной системы совершил посадку автоматический зонд «Гюйгенс». В течение последующих 72 минут бортовая фото и видеокамера космического аппарата передавала на Землю фото поверхности этого объекта и другие видеоматериалы об этом далеком мире. Даже за столь ограниченное время, отведенное для инструментальных исследований далекого спутника, ученые сумели получить исчерпывающий объем информации.
Посадка на поверхность Титана осуществлялась в рамках международной программы «Кассини-Гюйгенс», направленной на изучение Сатурна и его спутников. Запущенная в далеком 1997 году, автоматическая межпланетная станция «Кассини» выступает общей разработкой ЕКА и НАСА для детального изучение Сатурна и окружающей области этой планеты. Через 7 лет полета по просторам Солнечной системы станция доставила на Титан космический зонд «Гюйгенс». Этот уникальный аппарат является плодом совместной работы специалистов НАСА и итальянского космического агентства, команда которого возлагала на этот полет большие надежды.
Результаты, которые ученые получили с работающей станции «Кассини» и с борта зонда «Гюйгенс», оказались бесценными. Несмотря на то, что далекий спутник предстал перед взором землян огромным безмолвным царством льда, последующее детальное изучение поверхности объекта изменило представление о Титане. На снимках, полученных с помощью зонда «Гюйгенс», удалось разобрать в мельчайших деталях поверхность спутника Сатурна, которая в основном состояла из твердого водяного льда и осадочных наслоений органической природы. Оказалось, что плотная и непроницаемая атмосфера далекого спутника обладает практически таким же составом, как и земная воздушно-газовая оболочка.
В дальнейшем Титан подкинул ученым еще один серьезный бонус. Впервые в истории освоения и изучения внеземного пространства за пределами Земли была найдена жидкая материя одной и той же природы, что была на планете Земля в ранние годы ее существования. Рельеф небесного тела дополняют огромный океан, многочисленные озера и моря. Все это дает повод считать, что мы имеем дело с небесным телом, которое могло бы быть еще одним оазисом жизни в нашей Солнечной системе. Исследования состава атмосферы и жидкой среды спутника Сатурна выявили присутствие необходимых для жизни организмов полезных веществ. Допускается, что при соблюдении определенных условий в процессе изучения этого небесного тела, могут быть обнаружены живые организмы на Титане.
В связи с этим, становится актуальным последующее изучение крупнейшего спутника Сатурна. Высока вероятность того, что наряду с Марсом именно Титан может стать вторым космическим домом для человеческой цивилизации.
Академическое представление о Титане
Размеры Титана позволяют ему тягаться с планетами Солнечной системы. Это небесное тело имеет диаметр 5152 км, что больше диаметра Меркурия (4879 км) и немногим меньше Марса (6779 км). Масса Титана составляет 1,3452·1023 кг, что в 45 раз меньше массы нашей планеты. По своей массе спутник Сатурна является вторым в Солнечной системе, уступая спутнику Юпитера — Ганимеду.
Несмотря на свои впечатляющие размеры и массу, Титан имеет невысокую плотность, всего 1,8798 г/см³. Для сравнения, плотность материнской планеты Сатурн составляет всего 687 к/м3. Ученые выявили у спутника слабое гравитационное поле. Сила притяжения на поверхности Титана слабее земных параметров в 7 раз, а ускорение свободного падения такое же, как и на Луне — 1,88 м/с2 против 1,62 м/с2.
Характерной особенностью является положение Титана в космосе. Крупнейший спутник Сатурна вращается вокруг своей материнской планеты по эллиптической орбите со скоростью 5,5 км/с, находясь вне области колец Сатурна. Среднее расстояние от Титана до поверхности Сатурна составляет 1, 222 млн. км. Вся эта система находится от Солнца на удалении 1 млрд. 427 млн. км, что в 9,5 раз больше расстояния между нашим центральным светилом и Землей.
Как и наш спутник, «Луна Сатурна» повернута к нему всегда одной стороной. Это вызвано синхронностью вращения спутника вокруг собственной оси с периодом обращения Титана вокруг материнской планеты. Полный оборот вокруг Сатурна его крупнейший спутник совершает за 15 земных суток. Ввиду того, что Сатурн и его спутники имеют достаточно высокий угол наклона оси вращения к оси эклиптики, на поверхности Титана присутствуют времена года. Каждые 7,5 земных лет на спутнике Сатурна лето сменяется холодным зимним периодом. По астрономическим наблюдениям сегодня на стороне Титана, которая обращена к Сатурну, стоит осень. В скором времени спутник скроется от солнечных лучей за матерью-планетой и титановскую осень сменит долгая и лютая зима.
Температуры на поверхности спутника варьируются в пределах минус 140-180 градусов по Цельсию. Данные, полученные с борта космического зонда «Гюйгенс» выявили любопытный факт. Разница между значениями полярных и экваториальных температур составляет всего 3 градуса. Объясняется это наличием плотной атмосферы, которая препятствует воздействию солнечных лучей на поверхность Титана. Несмотря на высокую плотность атмосферы, из-за низких температур на Титане отсутствуют жидкие осадки. В зимний период поверхность спутника покрывает снег из этана, частиц водяного пара и аммиака. Это только малая толика того, что мы знаем о Титане. Интересные факты о крупнейшем спутнике Сатурна касаются буквально любой области, начиная с астрономии, климатологии и гляциологии, заканчивая микробиологией.
Титан во всей своей красе
Основная часть сведений о спутнике Сатурна до недавнего времени опиралась на визуальные наблюдения, полученные с борта космического зонда «Вояджер», промчавшегося в 1980 году мимо него на расстоянии 7000 км. Немного приоткрыл завесу тайны об этом космическом объекте телескоп «Хаббл». Получить представление о поверхности спутника не позволяла его плотная атмосфера, которая по плотности и толщине уступает только венерианской и земной воздушно-газовой оболочке.
Снять пелену тумана, царившего над этим небесным телом, помогла миссия автоматической станции «Кассини» в 2004 году. В течение четырех лет аппарат находился на орбите Сатурна, осуществляя последовательную фотосъемку его спутников и Титана в том числе. Исследования с зонда «Кассини» велись с помощью фотокамеры с инфракрасным фильтром и специального радара. Фотографии были сделаны с разных ракурсов на удалении 900-2000 км от поверхности спутника.
Кульминацией в изучении Титана стала посадка на его поверхность зонда «Гюйгенса», названного в честь открывателя спутника Сатурна. Аппарат, войдя в плотные слои атмосферы Титана, в течение 2,5 часов спускался на парашюте. За это время аппаратура зонда осуществляла изучение состав атмосферы спутника, фотографировала его поверхность с высоты 150, 70, 30, 15 и 10 километров. После длительного спуска космический зонд совершил посадку на поверхности Титана, зарывшись на 0,2-0,5 метра в грязный лед. После прилунения «Гюйгенс» работал еще чуть более часа, передавая на Землю через АМС «Кассини» массу полезной информации непосредственно с поверхности спутника. Благодаря снимкам, сделанным с борта АМС «Кассини» и зонда «Гюйгенс», командой исследователей была составлена карта Титана. Помимо этого, ученые теперь владели подробной информацией о его атмосфере, данными о климате на поверхности и особенностях рельефа.
Атмосфера спутника
В ситуации с Титаном ученым впервые в процессе изучения и исследования небесных тел Солнечной системы представилась возможность изучить атмосферу детально. Как и предполагалось, спутник Сатурна имеет плотную и хорошо развитую атмосферу, которая не только по многим параметрам напоминает газовую оболочку Земли, но и превосходит ее по массе.
Толщина атмосферного слоя Титана составила 400 км. Каждый слой атмосферы имеет свой состав и концентрацию. Газовый состав является следующим:
- 98,6% оставляет азот N;
- 1,6% в атмосфере приходится на метан;
- незначительное количество этана, соединений ацетилена, пропана, углекислый и угарный газ, гелий и циан.
Концентрация метана в атмосфере спутника, начиная с высоты 30 км, меняется в сторону уменьшения. По мере приближения к поверхности спутника количество метана снижается до 95%, а вот концентрация этана увеличивается до 4-4,5%.
Характерной особенностью воздушно-газовой прослойки спутника Титана является ее антипарниковый эффект. Наличие в нижних слоях атмосферы углеводородных органических молекул нейтрализует парниковый эффект, создаваемый огромной концентрацией метана. В результате поверхность небесного тела из-за присутствия углеводородов равномерно охлаждается. Эти же процессы и гравитационное поле Сатурна, обуславливают циркуляцию атмосферы Титана. Подобная картина способствует образованию в атмосфере спутника Сатурна активных климатических процессов.
Следует отметить, что атмосфера спутника постоянно теряет в весе. Это связано с отсутствием у небесного тела мощного магнитного поля, которое не в состоянии удерживать воздушно-газовую оболочку, оказавшуюся под постоянным воздействием солнечного ветра и гравитационных сил Сатурна. На сегодняшний день атмосферное давление на спутнике окольцованного гиганта составляет 1,5 атм. Это неизменно отражается на погодных условиях, которые меняются в зависимости от концентрации газов в атмосфере Титана.
Основную работу по созданию погоды на Титане выполняют плотные облака, которые в отличие от земных воздушных масс, состоят из органических соединений. Именно эти атмосферные образования являются источником осадков на крупнейшем спутнике Сатурна. Из-за низких температур атмосфера у небесного тела сухая. Наибольшая концентрация облачности выявлена в полярных областях. Из-за низких температур влажность в атмосфере крайне низкая, поэтому осадки на Титане — это кристаллы метанового льда и изморозь, состоящая из соединений азота, этана и аммиака.
Поверхность Титана и его строение
Спутник Сатурна располагает не только интересной атмосферой. Его поверхность крайне любопытный с точки зрения геологии объект. Под толстым одеялом метана фотообъективы и камеры космического зонда «Гюйгенс» обнаружили целые материки, разделенные многочисленными озерами и морями. Как и на Земле, на материках предостаточно скалистых и горных образований, присутствуют глубокие расщелины и впадины. Их сменяют обширные равнины и долины. В экваториальной части небесного тела частицами гидрокарбонатного и водяного льда сформирована обширная область дюн. Предполагается, что в одну из таких дюн и совершил прилунение космический зонд «Гюйгенс».
Полное сходство с живой планетой добавляет присутствие жидкой структуры. На Титане обнаружены реки, которые имеют истоки, извилистые русла и дельты – места впадения потоков в морские бассейны. По данным, взятым со снимков, некоторые реки Титана имеют длину русла более 1000 км. Практически вся жидкая масса Титана сосредоточена в морских бассейнах и озерах, которые занимают внушительную площадь — до 30-40% все площади поверхности этого небесного тела.
Доказательством присутствия на поверхности спутника больших скоплений жидкой среды стало огромное светлое пятно, которое долго время сбивало с толку астрономов. Впоследствии было доказано, что яркая область на Титане — это огромный бассейн жидких углеводородов, получивший название море Кракена. По площади этот мнимый водоем больше чем крупнейшее озеро Земли – Каспийское море. Другим не менее интересным объектом является море Лигеи — крупнейший естественный резервуар для жидкого метана и этана.
Точная информация о составе жидкой среды морей и озер Титана была добыта благодаря работе АМС «Касссини». Используя данные фотоснимков и компьютерного моделирования, в земных условиях был определен состав жидкости на Титане:
- этан составляет 76-80%;
- пропана в морях и озерах Титана 6-7%;
- на метан приходится 5-10%.
Помимо основных элементов, представленных в виде замороженных газов, в жидкости присутствует цианид водорода, бутан, бутен и ацетилен. Основное скопление воды на Титане имеет несколько отличную от земной формы природу. На поверхности спутника обнаружены огромные по объему отложения перегретого льда, состоящего из воды и аммиака. Допускается, что под поверхностью могут находиться обширные естественные резервуары, наполненные жидкой водой с растворенным в ней аммиаком. В этом аспекте интересно и внутренне строение спутника.
Сегодня выдвигаются различные версии о внутреннем строении Титана. Как и в случае со всеми планетами земной группы, он имеет твердое ядро, не железно-никелевое, как на четырех первых планетах Солнечной системы, а каменное. Его диаметр примерно составляет 3400-3500 км. Далее начинается самое интересное. В отличие от Земли, где вслед за ядром начинается мантия, на Титане это пространство заполнено плотными спрессованными слоями водяного льда и гидрата метана. Вероятно, между отдельными слоями имеется жидкая прослойка. Однако, несмотря на свою холодность и каменную природу, спутник находится в активной фазе и на нем наблюдаются тектонические процессы. Этому способствует приливные силы, которые вызваны гигантской гравитацией Сатурна.
Возможное будущее Титана
Судя по данным исследований, проведенных в последнее десятилетие, человечество имеет дело с уникальным объектом Солнечной системы. Оказалось, что Титан является единственным небесным телом, помимо Земли, которому характерны все три типа активности. На спутнике Сатурна наблюдаются следы постоянной геологической активности, являющиеся подтверждением его живой тектонической деятельности.
В немалой степени интересна и природа поверхности Титана. Ее структура, состав и рельеф говорят в пользу того, что поверхность спутника Сатурна находится в постоянном движении. Здесь, как и на Земле, под воздействием ветров и осадков наблюдается эрозия почвы, происходит выветривание горных пород и отложение осадков.
Состав атмосферы спутника и циркуляционные процессы, происходящие в ней, сформовали климат на Титане. Все перечисленные признаки говорят в пользу того, что на Титане в определенных условиях может существовать жизнь. Естественно, это будет отличная от земных организмов форма жизни, однако само ее существование станет колоссальным открытием для человечества.
