Pro kategorii nadšených vědců, kteří se zajímají o existenci mimozemských světů vhodných k průzkumu, dnes známá fráze: "Je život na Marsu, je život na Marsu?". Ukázalo se, že v rámci Sluneční soustavy existují světy, které jsou v tomto aspektu mnohem zajímavější než Červená planeta. Živým příkladem toho je Saturnův největší satelit, Titan. Ukázalo se, že toto nebeské tělo je velmi podobné naší planetě. Informace, které vědci dnes umožňují existenci vědecké verze, že život na Satanově družici na Titanu je docela fakt.
Co je pro pozemšťany Titan zajímavé?
Po desetiletí, kdy se člověk neúspěšně pokoušel najít svět uvnitř naší sluneční soustavy, který přinejmenším připomínal naši Zemi z dálky, informace o Titanu vyvolaly naději ve vědecké komunitě. Vědci se zajímali o toto nebeské tělo, které začalo v roce 2005, kdy na povrchu jednoho z největších satelitů sluneční soustavy přistála automatická sonda Huygens. V příštích 72 minutách na palubě fotografická a videokamera kosmické sondy přenesla na Zemi fotografii o povrchu tohoto objektu a dalších videozáznamů o tomto vzdáleném světě. Dokonce i na tak omezenou dobu, která byla přidělena k instrumentálnímu výzkumu vzdáleného družice, byli vědci schopni získat vyčerpávající množství informací.
Přistání na hladině Titanu bylo provedeno v rámci mezinárodního programu "Cassini-Huygens" zaměřeného na studium Saturnu a jeho družic. V roce 1997 byla zahájena automatická meziplanetární stanice Cassini, která je společným vývojem ESA a NASA pro podrobné studium Saturnu a okolní oblasti této planety. Po sedmi letech létání v oblasti sluneční soustavy stanice vyslala sondu Huygens vesmírnou sondu do Titanu. Toto jedinečné zařízení je výsledkem společné práce odborníků NASA a italské kosmické agentury, jejíž tým na tento let dali velké naděje.
Výsledky, které vědci získali z pracovní stanice "Cassini" a z desky sondy "Huygens", se ukázali jako neocenitelné. Navzdory skutečnosti, že se vzdálený satelit objevil před očima pozemšťanů jako obrovské tiché království ledu, následné detailní studium povrchu objektu změnilo vnímání Titanu. Na fotografiích získaných pomocí sondy Huygens bylo možné v nejmenším detailu rozebrat povrch družice Saturnu, který se skládal hlavně z pevného vodního ledu a sedimentárních vrstev organické povahy. Ukázalo se, že hustá a neproniknutelná atmosféra vzdáleného satelitu má téměř stejné složení jako pozemní vzdušný plynový obal.
V budoucnu tito vědci hodili další vážný bonus. Poprvé v historii průzkumu a studování mimozemského prostoru mimo Zemi byla nalezena tekutá hmota stejné povahy, která byla na planetě Zemi v počátcích své existence. Reliéf nebeského těla doplňuje rozsáhlý oceán, množství jezer a moří. To všechno dává důvod domnívat se, že máme co do činění s nebeským tělem, které by mohlo být další oázou života v naší sluneční soustavě. Studie složení atmosféry a tekutého média družice Saturnu odhalily přítomnost základních látek pro život organismů. Předpokládá se, že za určitých podmínek v procesu studia tohoto nebeského těla mohou být na Titanu zjištěny živé organismy.
V tomto ohledu se stává relevantní následná studie největší družice Saturnu. Existuje vysoká pravděpodobnost, že spolu s Marsem bude Titan, který se může stát druhým kosmickým domovem pro lidskou civilizaci.
Akademický pohled na Titan
Velikost Titanu umožňuje, aby byla s planetami sluneční soustavy. Toto nebeské tělo má průměr 5152 km, což je větší než průměr Merkura (4879 km) a poněkud méně než Mars (6779 km). Hmotnost Titanu je 1,3452 · 1023 kg, což je 45krát menší než hmotnost naší planety. Na hmotě družice Saturnu je druhá ve sluneční soustavě za družicí Jupitera - Ganymede.
Navzdory své působivé velikosti a hmotnosti má Titan nízkou hustotu, pouze 1,8798 g / cm³. Pro srovnání, hustota mateřské planety Saturn je pouze 687 k / m3. Vědci identifikovali slabé gravitační pole ze satelitu. Síla přitažlivosti na povrchu Titanu je 7krát slabší než pozemské parametry a zrychlení gravitace je stejné jako u Měsíce - 1,88 m / s2 oproti 1,62 m / s2.
Charakteristickým znakem je postavení Titanu ve vesmíru. Největší družice Saturnu se otáčí kolem své mateřské planety v elipsovité oběžné dráze rychlostí 5,5 km / s, která je mimo oblast prstenců Saturnu. Průměrná vzdálenost od Titanu k povrchu Saturnu je 1, 222 milionů km. Celý tento systém se nachází ve vzdálenosti 1 miliardy 427 milionů km od Slunce, což je 9,5krát delší než vzdálenost mezi centrálním světlem a Zemí.
Stejně jako naše družice se "Měsíc Saturnu" vždy obrátil na něj jednou stranou. To je způsobeno synchronizací rotace satelitu kolem jeho vlastní osy s dobou oběžné dráhy Titanu kolem mateřské planety. Kompletní revoluce kolem Saturnu, jeho největšího satelitu, činí 15 dní Země. Vzhledem k tomu, že Saturn a jeho družice mají poměrně vysoký úhel sklonu osy otáčení k ose ekliptiky, na povrchu Titanu jsou ročních období. Každých sedmdesát zemských let na satelitu Saturnu se léto vydává do chladného zimního období. Podle astronomických pozorování dnes na straně Titanu, který stojí před Saturnem, je podzim. Brzy bude satelit zmizet ze slunečních paprsků za mateřskou planetu a titánská podzim bude nahrazena dlouhou a divokou zimou.
Teploty na povrchu satelitu se pohybují v rozmezí minus 140-180 stupňů Celsia. Údaje získané z desky kosmické sondy Huygens ukázaly zvláštní věc. Rozdíl mezi polární a rovníkové teplotou je pouze 3 stupně. To se vysvětluje přítomností husté atmosféry, která zabraňuje působení slunečního světla na povrch Titanu. Navzdory vysoké hustotě atmosféry, kvůli nízkým teplotám, na Titanu nedochází k kapalným srážením. V zimě pokryje povrch satelitu sněh z ethanů, částic vodních par a čpavku. To je jen malý zlomek toho, co o Titanu víme. Zajímavá fakta o největší družici Saturnu se vztahují k doslova jakémukoli oboru, od astronomie, klimatologie a glaciologie až po mikrobiologii.
Titan v celé jeho slávě
Až donedávna byla většina informací o družici Saturnu založena na vizuálních pozorováních získaných z vesmírné sondy Voyager, která proběhla v roce 1980 ve vzdálenosti 7000 km. Hubblovy dalekohled mírně zvedl tajemství tajemství o tomto vesmírném objektu. Získat představu o povrchu družice neumožnilo jeho hustou atmosféru, která v hustotě a tloušťce je jen horší než oběžná dráha venušského a zemského vzduchu.
Poslání automatické stanice Cassini v roce 2004 pomohlo odstranit mlhovinu, která vládla nad tímto nebeským tělem. Již čtyři roky se přístroj nacházel na oběžné dráze Saturnu, přičemž prováděl konzistentní fotografování svých satelitů i Titanu. Výzkum od sondy Cassini byl proveden pomocí kamery s infračerveným filtrem a speciálním radarem. Fotografie byly pořízeny z různých úhlů ve vzdálenosti 900-2000 km od povrchu satelitu.
Vyvrcholením studie Titanu byla přistání na povrchu sondy Huygens, pojmenované podle objevitele družice Saturnu. Zařízení, které vstoupilo do hustých vrstev atmosféry Titanu, sestoupilo padákem po dobu 2,5 hodiny. Během této doby zařízení sondy zkoumalo složení atmosféry satelitu, fotografovalo jeho povrch z výšky 150, 70, 30, 15 a 10 kilometrů. Po dlouhém sestupu kosmická sonda přistála na povrchu Titanu, pohřbená v špinavém ledu o 0,2-0,5 metru. Po přistání pracoval Huygens déle než hodinu a přenášel množství užitečných informací přímo na Zemi přes Cassini AMS přímo z povrchu satelitu. Díky snímkům získaným z desky Cassini AMS a sondy Huygens vytvořil tým výzkumníků mapu Titanu. Navíc vědci měli nyní podrobné informace o své atmosféře, údaje o povrchové klimatické a terénní charakteristiky.
Satelitní atmosféra
V situaci s Titanem, poprvé v procesu studia a studování nebeských těles sluneční soustavy, měl vědec příležitost podrobně studovat atmosféru. Jak je očekáváno, Saturnova družice má hustou a dobře rozvinutou atmosféru, která se nejen v mnoha směrech podobá na plynovou skořápku Země, ale také ji překonává masově.
Tloušťka atmosférické vrstvy Titanu byla 400 km. Každá vrstva atmosféry má své vlastní složení a koncentraci. Složení plynu je následující:
- 98,6% zanechává dusík N;
- 1,6% v atmosféře je metan;
- malé množství ethanu, acetylenových sloučenin, propanu, oxidu uhličitého a oxidu uhelnatého, helia a kyanu.
Koncentrace methanu v atmosféře satelitu, začínající od nadmořské výšky 30 km, se mění směrem dolů. Když se družice blíží k povrchu, množství methanu klesne na 95%, zatímco koncentrace ethanu se zvyšuje na 4-4,5%.
Charakteristickým rysem vrstvy vzduchového plynu družice Titan je jeho anti-skleníkový efekt. Přítomnost uhlovodíkových organických molekul v dolní atmosféře neutralizuje skleníkový efekt vyvolaný obrovskou koncentrací methanu. V důsledku toho je povrch nebeského tělesa rovnoměrně ochlazen kvůli přítomnosti uhlovodíků. Tyto stejné procesy a gravitační pole Saturnu způsobují cirkulaci atmosféry Titanu. Tento obrázek přispívá k tvorbě aktivních klimatických procesů v atmosféře satelitu Saturnu.
Je třeba poznamenat, že atmosféra satelitu neustále ztrácí váhu. To je způsobeno nepřítomností silného magnetického pole v nebeském těle, které není schopno udržet obálku vzduchového plynu, která je pod neustálým vlivem slunečního větru a gravitačních sil Saturnu. Dosavadní atmosférický tlak na obřího družice je 1,5 atm. To neustále ovlivňuje povětrnostní podmínky, které se mění s koncentrací plynů v atmosféře Titanu.
Hlavní práce na vytváření počasí na Titanu je prováděna hustými mraky, které se na rozdíl od suchozemských vzdušných hmotností skládají z organických sloučenin. Tyto atmosférické formace jsou zdrojem srážek na největší družici Saturnu. Vzhledem k nízkým teplotám je atmosféra nebeského těla suchá. Největší koncentrace zákalu se vyskytuje v polárních oblastech. Vzhledem k nízkým teplotám je vlhkost v atmosféře extrémně nízká, takže Titanem jsou srážky krystalů methanu a mráz, které se skládají z dusíku, ethanu a sloučenin amoniaku.
Povrch Titanu a jeho struktura
Saturnova družice má nejen zajímavou atmosféru. Jeho povrch je velmi zajímavý objekt z pohledu geologie. Pod tlustou vrstvou methanu, fotografickými čočkami a kamerami vesmírné sondy Huygens se nacházely celé kontinenty oddělené četnými jezery a moři. Stejně jako na Zemi je na kontinente spousta skalnatých a hornatých útvarů, jsou zde hluboké štěrbiny a deprese. Jsou nahrazeny obrovskými pláněmi a údolími. V rovníkové části nebeského těla tvoří části uhlovodíků a vodního ledu obrovskou plochu dun. Předpokládá se, že prostorová sonda Huygens přistala v jedné z těchto dun.
Plná podobnost s živou planetou dodává přítomnost tekuté struktury. Na Titanu jsou objeveny řeky, které mají prameny, kanály vinutí a delty - místa, kde řeky proudí do mořských pánví. Podle údajů získaných z fotografií mají některé řeky Titan kanál o délce více než 1000 km. Prakticky veškerá tekutá hmota Titanu je soustředěna v námořních nádržích a jezerech, které zaujímají působivou plochu - až 30-40% všech povrchů tohoto nebeského těla.
Důkazem přítomnosti velkých klastrů tekutého média na povrchu satelitu byla obrovská jasná skvrna, která astronomům už dávno zmátla. Následně bylo dokázáno, že jasnou oblastí na Titanu je obrovská nádrž kapalných uhlovodíků nazývaná Krakenským mořem. Podle oblasti je tato pomyslná nádrž větší než největší jezero na Zemi - Kaspické moře. Dalším zajímavým objektem je také Liegejské moře - největší přírodní nádrž pro kapalný methan a ethan.
Přesné informace o složení kapalného média moří a jezer Titanu byly získány prostřednictvím práce společnosti AMC "Casssini" S využitím dat z fotografií a počítačových simulací se složení kapaliny na Titanu určovalo za suchozemských podmínek:
- ethan je 76-80%;
- propanu v mořích a jezerech Titanu 6-7%;
- methan za 5-10%.
Vedle základních prvků představovaných jako zmrzlé plyny jsou v kapalině přítomny kyanovodík, butan, buten a acetylen. Hlavní hromadění vody na Titanu má mírně odlišnou povahu od zemské podoby. Na povrchu satelitu bylo zjištěno obrovské množství přehřátých ložisek ledu složených z vody a amoniaku. Předpokládá se, že pod povrchem mohou být rozsáhlé přírodní nádrže naplněné kapalnou vodou s rozpuštěným amoniakem. Z tohoto hlediska je také zajímavá vnitřní struktura satelitu.
Dnes existují různé verze vnitřní struktury Titanu. Stejně jako u všech pozemských planet, má pevné jádro nikoliv železo-nikl, jako na prvních čtyřech planetách sluneční soustavy, ale kamenné. Jeho průměr je přibližně 3400-3500 km. Dále přichází zábavná část. Na rozdíl od Země, kde plášť začíná po jádře, na tomto prostoru je naplněn hustými lisovanými vrstvami ledové vody a hydrátu metanu. Mezi jednotlivými vrstvami je pravděpodobně kapalná vrstva. Nicméně, navzdory jeho chladnosti a kamenité přírodě, je družice v aktivní fázi a na ní jsou pozorovány tektonické procesy. To je usnadněno přílivovými silami, které jsou způsobeny obrovskou gravitací Saturnu.
Možná budoucnost Titanu
Podle údajů studií provedených v posledním desetiletí se lidstvo zabývá jedinečným objektem sluneční soustavy. Ukázalo se, že Titan je jediné nebeské tělo, kromě Země, která se vyznačuje všemi třemi druhy činností. Na satelitu Saturnu jsou stopy konstantní geologické aktivity, což je potvrzení jeho živé tektonické činnosti.
Povaha povrchu Titanu je také velmi zajímavá. Jeho struktura, složení a reliéf mluví ve prospěch skutečnosti, že povrch družice Saturnu je v neustálém pohybu. Zde, podobně jako na Zemi, pod vlivem větru a srážek dochází k erozi půdy, dochází ke zvětrávání skal a sedimentaci.
Složení atmosféry družice a cirkulačních procesů, které se v ní objevovaly, tvořily klima na Titanu. Všechna tato znamení mluví ve prospěch skutečnosti, že na Titanu může existovat život za určitých podmínek. Přirozeně to bude jiný způsob života od pozemských organismů, ale jeho samotná existence se stane obrovským objevem lidstva.
