טיטאן במערכת השמש. טיטאן - הירח הגדול ביותר של שבתאי

טִיטָן- הלוויין הגדול ביותר של שבתאי ומערכת השמש השנייה בגודלה: תמונה, גודל, מסה, אטמוספירה, שם, אגמי מתאן, מחקר קאסיני.

הטיטאנים שלטו בכדור הארץ והפכו לאבותיהם של האלים האולימפיים. זו הסיבה שהלוויין הגדול ביותר של שבתאי נקרא טיטאן. הוא תופס את המקום השני בגודלו במערכת ועולה על מרקורי בנפחו.

טיטאן הוא הלוויין היחיד של שבתאי שניחן בשכבה אטמוספרית צפופה, מה שמנע במשך זמן רב את חקר תכונות פני השטח. כעת יש לנו עדויות לנוכחות של נוזל על פני השטח.

גילוי ושמו של הלוויין טיטאן

בשנת 1655, כריסטיאן הויגנס הבחין בלוויין. תגלית זו נוצרה בהשראת ממצאיו של גלילאו ליד צדק. לכן, בשנות ה-1650. הוא החל לפתח את הטלסקופ שלו. בהתחלה הוא נקרא פשוט ירח שבתאי. אבל מאוחר יותר, ג'ובאני קאסיני ימצא עוד 4, אז הוא נקרא לפי תפקיד - שבתאי הרביעי.

השם המודרני הגיע מג'ון הרשל ב-1847. בשנת 1907, ג'וסל קומאס סולה עקב אחר החשיכה של טיטאן. זהו האפקט שבו מרכז כוכב לכת או כוכב נראה הרבה יותר בהיר מהקצה. זה היה האות הראשון שזיהה את האטמוספירה בלוויין. בשנת 1944, ג'רארד קויפר השתמש במכשיר ספקטרוסקופי ומצא אטמוספרה של מתאן.

גודל, מסה ומסלול של לוויין טיטאן

הרדיוס הוא 2576 ק"מ (0.404 כדור הארץ), והמסה של הלוויין טיטאן היא 1.345 x 10 23 ק"ג (0.0255 כדור הארץ). המרחק הממוצע הוא 1,221,870 ק"מ. אבל אקסצנטריות של 0.0288 ונטייה של מישור המסלול של 0.378 מעלות גרמו ללוויין להתקרב ל-1,186,680 ק"מ ולהתרחק 1,257,060 ק"מ. למעלה יש תמונה המשווה את הגודל של טיטאן, כדור הארץ והירח.

כך, למדת מאיזה כוכב לכת טיטאן הוא לוויין.

טיטאן מבלה 15 ימים ו-22 שעות בטיסה מסלולית. התקופות המסלוליות והציריות הן סינכרוניות, ולכן היא נשארת בבלוק הכבידה (מופנה לכוכב הלכת בצד אחד).

הרכב ומשטח הירח טיטאן

טיטניום צפוף יותר בגלל התכווצות כבידה. האינדקס שלו של 1.88 גרם/ס"מ 3 מרמז על יחס שווה של קרח מים וחומר סלעי. בפנים הוא מחולק לשכבות עם ליבה סלעית המשתרעת על פני 3400 ק"מ. מחקר Cassini משנת 2005 רמז על נוכחות אפשרית של אוקיינוס ​​תת קרקעי.

מאמינים כי הנוזל של טיטאן מורכב ממים ואמוניה, מה שמאפשר לתקן את המצב הנוזלי גם בסימן טמפרטורה של -97 מעלות צלזיוס.

שכבת פני השטח נחשבת לצעירה יחסית (מ-100 מיליון עד מיליארד שנים) ונראית חלקה עם מכתשי פגיעה. הגובה משתנה ב-150 מ', אך יכול להגיע ל-1 ק"מ. מאמינים שהדבר הושפע מתהליכים גיאולוגיים. לדוגמה, בצד הדרומי נוצר רכס הרים באורך של 150 ק"מ, רוחב של 30 ק"מ וגובה של 1.5 ק"מ. מלא בחומר קפוא ושכבת שלג מתאן.

Patera Sotra הוא רכס הרים המתנשא לגובה של 1000-1500 מ'. חלק מהפסגות ניחנו במכתשים ונראה שבבסיסם הצטברו זרמי לבה קפואים. אם יש הרי געש פעילים על טיטאן, אז הם מעוררים על ידי אנרגיה שמגיעה מהתפרקות רדיואקטיבית.

יש הסבורים שאנו נמצאים מול מקום מת מבחינה גיאולוגית, והמשטח נוצר עקב פגיעות מכתש, זרימות נוזלים וסחיקת רוח. אז מתאן לא מגיע מהרי געש, אלא משתחרר מפנים הירח הקר.

בין המכתשים של הירח של טיטאן, בולט אגן ההשפעה של מינרווה בן 440 ק"מ. קל למצוא אותו לפי הדוגמה הכהה שלו. יש גם Sinlap (60 ק"מ) ו-Xa (30 ק"מ). סקר מכ"ם הצליח למצוא צורות מכתש. ביניהם טבעת 90 קילומטרים של גואבוניטו.

מדענים העלו תיאוריה לגבי נוכחותם של הרי געש קריו, אך עד כה רק מבנים משטחים באורך של 200 מ' שנראים כמו זרמי לבה רמזו על כך.

ערוצים עשויים לרמוז על פעילות טקטונית, כלומר יש לפנינו תצורות צעירות. או שזה מקום ישן. אתה יכול למצוא אזורים כהים שהם כתמים של קרח מים ותרכובות אורגניות המופיעים בתצוגת UV.

אגמי מתאן של הירח טיטאן

הירח טיטאן של שבתאי מושך תשומת לב עם הים הפחמימניים שלו, אגמי המתאן ותרכובות פחמימנים אחרות. רבים מהם מצוינים ליד אזורי הקוטב. האחד משתרע על שטח של 15,000 קמ"ר, ועומק של 7 מ'.

אבל הגדול ביותר הוא הקראקן בקוטב הצפוני. השטח הוא 400,000 קמ"ר והעומק הוא 160 מ'. אפילו הצלחנו להבחין בגלים נימיים קטנים בגובה של 1.5 ס"מ ומהירות של 0.7 מ' לשנייה.

יש גם את ים ליגיה, הממוקם קרוב יותר לקוטב הצפוני. השטח משתרע על 126,000 קמ"ר. כאן בשנת 2013 נאס"א הבחינה לראשונה בחפץ המסתורי - אי הקסם. מאוחר יותר הוא ייעלם, ובשנת 2014 הוא יופיע שוב בצורה אחרת. זה נחשב לתכונה עונתית שנוצרה על ידי בועות עולות.

לרוב אגמים מרוכזים ליד הקטבים, אך תצורות דומות נמצאו גם בקו המשווני. באופן כללי, הניתוח מראה שהאגמים מכסים רק אחוזים בודדים של פני השטח, וזו הסיבה שטיטאן יבש הרבה יותר מכוכב הלכת שלנו כדור הארץ.

האווירה של טיטאן

טיטאן הוא עד כה הלוויין היחיד במערכת השמש שיש לו אטמוספירה צפופה עם כמות מדהימה של חנקן. יתר על כן, הוא אפילו עולה על צפיפות כדור הארץ בלחץ של 1.469 kPa.

מיוצג על ידי אובך אטום החוסם את אור השמש הנכנס (מזכיר את נוגה). כוח הכבידה של הירח נמוך, ולכן האטמוספירה גדולה בהרבה מזו של כדור הארץ. הסטרטוספירה מלאה בחנקן (98.4%), מתאן (1.6%) ומימן (0.1%-0.2%).

האטמוספירה של טיטאן מכילה עקבות של פחמימנים כמו אתאן, אצטילן, דיאצטילן, פרופאן ומתיל-אצטילן. מאמינים שהם נוצרים בשכבות העליונות עקב פירוק מתאן על ידי קרני UV, מה שיוצר ערפיח סמיך בצבע כתום.

טמפרטורת פני השטח מגיעה ל-179.2 מעלות צלזיוס מכיוון שבהשוואה אלינו, הירח מקבל רק 1% מחום השמש. במקרה זה, הקרח ניחן בלחץ נמוך. אלמלא אפקט החממה מהמתאן, טיטאן היה הרבה יותר קריר.

ערפל המחזיר אור שמש פועל נגד אפקט החממה. סימולציות הראו כי מולקולות אורגניות מורכבות יכולות להופיע על הלוויין.

קורונות פלנטריות לוהטות

האסטרונום ולרי שמטוביץ' על חקר פגזי גז של כוכבי לכת, חלקיקים חמים באטמוספירה ותגליות על טיטאן:

יכולת המגורים של הלוויין טיטאן

טיטאן נתפס כסביבה פרוביוטית עם כימיה אורגנית מורכבת ואוקיינוס ​​תת קרקעי אפשרי במצב נוזלי. מודלים מראים שהוספת קרני UV בסביבה כזו עלולה להוביל ליצירת מולקולות וחומרים מורכבים, כמו תולינים. ותוספת אנרגיה גורמת אפילו ל-5 בסיסי נוקלאוטידים.

רבים מאמינים שהלוויין מכיל מספיק חומר אורגני כדי להפעיל את תהליך האבולוציה הכימית הדומה לזה של כדור הארץ. זה דורש מים, אבל חיים יכולים לשרוד באוקיינוס ​​התת-קרקעי. כלומר, חיים יכולים להופיע על הירח טיטאן של שבתאי.

צורות כאלה חייבות להיות מסוגלות לשרוד בתנאים קיצוניים. הכל תלוי בחילופי החום בין השכבות הפנימיות והעליונות. אל תשלול נוכחות חיים באגמי מתאן.

כדי לבדוק את ההשערה, נוצרו מספר מודלים. אטמוספרי מראה שיש כמות גדולה של מימן מולקולרי בשכבה העליונה, שנעלמת קרוב יותר לפני השטח. רמות נמוכות של אצילן מעידות גם על אורגניזמים שצורכים פחמימנים.

בשנת 2015, חוקרים אף יצרו קרום תא המסוגל לתפקד במתאן נוזלי בתנאי ירח מוגדרים. אבל בנאס"א, הניסויים האלה נחשבים להשערות ומסתמכים יותר על רמות האצילן והמימן.

בנוסף, הניסויים עדיין נגעו לרעיונות ארציים על החיים, וטיטאן שונה. הלוויין חי הרבה יותר רחוק מהשמש, והאטמוספירה נטולת פחמן חד חמצני, שאינו מאפשר לה לשמור על כמות החום הדרושה.

חקר הלוויין טיטאן

הטבעות של שבתאי חופפות לרוב את הירח, כך שללא כלים מיוחדים, קשה למצוא את טיטאן. אבל אז יש מחסום משכבה אטמוספרית צפופה, שמקשה על ראיית פני השטח.

בפעם הראשונה, פיוניר 11 ניגש לטיטאן ב-1979, והציג תמונות. הוא ציין כי הירח קר מכדי לתמוך בצורות חיים. Voyagers 1 (1980) ו-2 (1981) באו בעקבותיהם, וסיפקו נתונים על צפיפות, הרכב, טמפרטורה ומסה.

מערך המידע העיקרי הגיע ממחקר משימת קאסיני-הויגנס, שהגיע למערכת ב-2004. הגשושית תפסה פרטי שטח וכתמי צבע שבעבר לא היו נגישים לראייה אנושית. הוא הבחין גם בים ובאגמים.

בשנת 2005, הגשושית של הויסנס ירדה אל פני השטח, ותפסה תצורות פני השטח מקרוב.

הוא גם השיג תמונות של מישור חשוך שרמז על שחיקה. פני השטח היו כהים בהרבה ממה שציפו המדענים.

בשנים האחרונות עולות יותר ויותר שאלות לגבי החזרה לטיטאן. בשנת 2009, הם ניסו לדחוף את פרויקט ה-TSSM, אך הוא עקף את ה-EJSM (NASA / ESA), שבדיקותיו יעברו לגנימד ואירופה.

גם TiME תוכנן, אבל נאס"א החליטה שיהיה יותר יעיל וזול יותר לשגר את InSight למאדים ב-2016.

ב-2010 שקלו אפשרות לשגר JET - מסלול אסטרוביולוגי. ובשנת 2015 הגיעו לפיתוח צוללת שיכולה לצלול לתוך ים קראקן. אבל לעת עתה, הכל בדיון.

התיישבות ירח טיטאן

מבין כל הלוויינים, נראה כי טיטאן הוא היעד הרווחי ביותר עבור מושבה.

לטיטניום יש מספר עצום של יסודות הדרושים לקיום חיים: מתאן, חנקן, מים ואמוניה. ניתן להפוך אותם לחמצן ואף ליצור אווירה. הלחץ גבוה פי 1.5 מזה של כדור הארץ, והאטמוספירה הצפופה מגינה טוב הרבה יותר מפני קרניים קוסמיות. כמובן, הוא מלא בחומרים דליקים, אבל פיצוץ דורש כמות עצומה של חמצן.

אבל יש גם בעיה. כוח הכבידה נחות מהאינדיקטורים של ירח כדור הארץ, מה שאומר שגוף האדם יצטרך להילחם נגד ניוון שרירים והרס העצמות.

זה לא קל להתמודד עם כפור ב-179 מעלות צלזיוס. אבל הלוויין הוא מנה טעימה לחוקרים. ישנה סבירות גבוהה להיתקל בצורות חיים שיכולות לשרוד בתנאים קיצוניים. אולי נגיע גם לקולוניזציה, כי הלוויין יהפוך לנקודת המוצא לחקר עצמים רחוקים יותר ואף יציאה מהמערכת. להלן מפה של טיטאן ותמונות באיכות גבוהה מהחלל ברזולוציה גבוהה.

מפת פני השטח של טיטאן

לחץ על התמונה כדי להגדיל אותה

תמונות של הלוויין טיטאן

החללית Cassini התקרבה למרחק של 2 מיליון ק"מ ב-29 במאי 2017 כדי ללכוד את צד הלילה של טיטאן בתמונה. סקירה זו הצליחה להדגיש את הערפילית האטמוספרית המורחבת של הירח. במשך כל זמן התצפית, המכשיר הצליח לתקן את הלוויין מזוויות שונות ולקבל מבט מלא על האטמוספרה. שכבת הערפל בגובה רב מוצגת בכחול, והאובך העיקרי הוא כתום. ההבדל בצבע עשוי להיות מבוסס על גודל החלקיקים. כחול, ככל הנראה, מיוצג על ידי אלמנטים קטנים. לצילום נעשה שימוש במצלמה צרה זווית עם פילטרים אדומים, ירוקים וכחולים. קנה המידה הוא 9 ק"מ לפיקסל. תוכנית קאסיני היא פיתוח משותף של ESA, נאס"א וסוכנות החלל האיטלקית. הצוות מבוסס ב-JPL. גם שתי המצלמות שעל הסיפון מיוצרות על ידם. התמונות שהתקבלו מעובדות בבולדר (קולורדו).

פני השטח של טיטאן נצפו בפירוט בתמונה במהלך הנחיתה של הגשושית הויגנס. אבל עדיין, רוב השטח הוצג על ידי מנגנון קאסיני. טיטניום הוא עדיין תעלומה מעניינת. סקירה זו מציגה אזור חדש שלא סומן בתצפיות קודמות. זוהי תמונה מורכבת של 4 צילומי זווית רחבה כמעט זהים.

שותפים לרועים	· · · ·

עבור אותה קטגוריה של מדענים נלהבים שמתעניינים בקיומם של עולמות מחוץ לכדור הארץ המתאימים לחקר, המשפט הידוע: "האם יש חיים על מאדים, האם יש חיים על מאדים", הפסיק להיות רלוונטי היום. התברר שבתוך מערכת השמש יש עולמות הרבה יותר מעניינים בהיבט הזה מהכוכב האדום. דוגמה בולטת לכך היא הלוויין הגדול ביותר של שבתאי, טיטאן. התברר שגוף שמימי זה דומה מאוד לכוכב הלכת שלנו. המידע שיש למדענים היום מודה בקיומה של גרסה מדעית לפיה החיים על טיטאן, לוויין של שבתאי, הם עובדה אמיתית מאוד.

מדוע טיטאן כל כך מעניין עבור בני כדור הארץ?

לאחר עשרות שנים של ניסיון ללא הצלחה למצוא עולם בתוך מערכת השמש שלנו שדומה אפילו מרחוק לכדור הארץ שלנו, מידע על טיטאן נתן תקווה לקהילה המדעית. מדענים החלו להתעניין בגוף שמימי זה מאז 2005, כאשר הגשושית האוטומטית הויגנס נחתה על פני השטח של אחד הלוויינים הגדולים במערכת השמש. במהלך 72 הדקות הבאות, מצלמת הצילום והווידאו של החללית שידרה לכדור הארץ תמונה של פני השטח של עצם זה וחומרי וידאו אחרים על העולם הרחוק הזה. אפילו בזמן כה מוגבל שהוקצב למחקרים אינסטרומנטליים של לוויין מרוחק, מדענים הצליחו להשיג כמות ממצה של מידע.

הנחיתה על פני השטח של טיטאן בוצעה כחלק מתוכנית Cassini-Huygens הבינלאומית שמטרתה לחקור את שבתאי ולווייניו. התחנה הבין-כוכבית הרובוטית Cassini, שהושקה עוד בשנת 1997, היא פיתוח משותף של ESA ונאס"א למחקר מפורט של שבתאי והסביבה של כוכב הלכת הזה. לאחר 7 שנים של טיסה על פני מרחבי מערכת השמש, התחנה העבירה את גשושית החלל הויגנס לטיטאן. החללית הייחודית הזו היא תוצאה של מאמץ משותף של נאס"א וסוכנות החלל האיטלקית, שלצוות שלה היו תקוות גדולות בטיסה זו.

התוצאות שקיבלו מדענים מתחנת Cassini הפועלת ומהגשושית של Huygens התבררו כבעל ערך רב. למרות העובדה שלווין מרוחק הופיע מול מבטם של בני כדור הארץ כממלכה שקטה ענקית של קרח, המחקר המפורט שלאחר מכן של פני העצם שינה את הרעיון של טיטאן. בתמונות שצולמו בעזרת הגשושית הויגנס, ניתן היה להבחין בפירוט רב את פני הלוויין של שבתאי, שהורכבו בעיקר מקרח מים מוצק ושכבות משקע בעלות אופי אורגני. התברר שלאטמוספירה הצפופה והבלתי חדירה של לוויין מרוחק יש הרכב כמעט זהה למעטפת האוויר-גז של כדור הארץ.

בעתיד, טיטאן זרק למדענים עוד בונוס רציני. לראשונה בתולדות הפיתוח והמחקר של מרחב חוצני מחוץ לכדור הארץ, נמצא חומר נוזלי מאותו אופי שהיה על כדור הארץ בשנים הראשונות לקיומו. ההקלה על הגוף השמימי משלימה על ידי אוקיינוס ​​ענק, אגמים וימים רבים. כל זה נותן סיבה להאמין שיש לנו עסק בגוף שמימי, שיכול להיות עוד נווה מדבר של חיים במערכת השמש שלנו. מחקרים על הרכב האטמוספירה והמדיום הנוזלי של הלוויין של שבתאי חשפו את נוכחותם של חומרים שימושיים הנחוצים לחייהם של אורגניזמים. ההנחה היא שבתנאים מסוימים בתהליך חקר גוף שמימי זה, ניתן למצוא אורגניזמים חיים על טיטאן.

בהקשר זה, המחקר שלאחר מכן של הלוויין הגדול ביותר של שבתאי הופך לרלוונטי. סביר מאוד, שיחד עם מאדים, טיטאן הוא זה שיכול להפוך לבית החלל השני של הציוויליזציה האנושית.

השקפה אקדמית על טיטאן

גודלו של טיטאן מאפשר לו להתחרות בכוכבי הלכת של מערכת השמש. לגוף שמימי זה קוטר של 5152 ק"מ, שהוא גדול מקוטר מרקורי (4879 ק"מ) וקטן מעט ממאדים (6779 ק"מ). המסה של טיטאן היא 1.3452 1023 ק"ג, שהם פי 45 פחות מהמסה של כוכב הלכת שלנו. לפי המסה שלו, הלוויין של שבתאי הוא השני במערכת השמש, ונכנע ללווין של צדק - גנימד.

למרות גודלו ומשקלו המרשימים, לטיטניום יש צפיפות נמוכה, רק 1.8798 גרם/ס"מ³. לשם השוואה, הצפיפות של כוכב האם שבתאי היא רק 687 c/m3. מדענים זיהו שדה כבידה חלש בלוויין. כוח המשיכה על פני השטח של טיטאן חלש פי 7 מהפרמטרים של כדור הארץ, ותאוצת הנפילה החופשית זהה לזו של הירח - 1.88 מ'/שנ'2 לעומת 1.62 מ'/שנ'2.

מאפיין אופייני הוא מיקומו של טיטאן בחלל. הלוויין הגדול ביותר של שבתאי מסתובב סביב כוכב הלכת האם שלו במסלול אליפטי במהירות של 5.5 ק"מ לשנייה, בהיותו מחוץ לאזור הטבעות של שבתאי. המרחק הממוצע מטיטאן לפני השטח של שבתאי הוא 1.222 מיליון ק"מ. כל המערכת הזו ממוקמת במרחק של מיליארד 427 מיליון ק"מ מהשמש, שהם פי 9.5 מהמרחק בין הכוכב המרכזי שלנו לכדור הארץ.

כמו הלוויין שלנו, "ירח שבתאי" מופנה אליו תמיד עם צד אחד. זה נובע מהסנכרון של סיבוב הלוויין סביב הציר שלו עם תקופת המהפכה של טיטאן סביב כוכב האם. הלוויין הגדול ביותר שלו עושה מהפכה שלמה סביב שבתאי ב-15 ימי כדור הארץ. בשל העובדה שלשבתאי ולווייניו יש זווית נטייה גבוהה למדי של ציר הסיבוב לציר האקליפטיקה, יש עונות על פני השטח של טיטאן. כל 7.5 שנות כדור הארץ על הלוויין של שבתאי, הקיץ מוחלף בתקופת חורף קרה. על פי תצפיות אסטרונומיות, הסתיו נמצא בצד של טיטאן שפונה היום לשבתאי. בקרוב הלוויין יתחבא מקרני השמש מאחורי כוכב האם והסתיו הטיטאניק יוחלף בחורף ארוך ועז.

הטמפרטורות על פני הלוויין נעות בין מינוס 140-180 מעלות צלזיוס. נתונים שהתקבלו מחשכת החלל Huygens חשפו עובדה מוזרה. ההבדל בין טמפרטורות קוטביות למשווניות הוא 3 מעלות בלבד. זה מוסבר על ידי נוכחות של אטמוספירה צפופה, המונעת את השפעת אור השמש על פני השטח של טיטאן. למרות הצפיפות הגבוהה של האטמוספירה, אין משקעים נוזליים על טיטאן בגלל טמפרטורות נמוכות. בחורף, פני הלוויין מכוסים בשלג מאתאן, חלקיקי אדי מים ואמוניה. זה רק חלק קטן ממה שאנחנו יודעים על טיטאן. עובדות מעניינות על הלוויין הגדול ביותר של שבתאי נוגעות ממש לכל תחום, מאסטרונומיה, אקלימטולוגיה וקרחולוגיה ועד למיקרוביולוגיה.

טיטאן במלוא הדרו

עד לא מזמן, רוב המידע על ירח שבתאי התבסס על תצפיות חזותיות שהתקבלו מחשכת החלל וויאג'ר, שחלפה על פניו במרוץ למרחק של 7000 ק"מ ב-1980. טלסקופ האבל פתח מעט את מעטה הסודיות לגבי עצם החלל הזה. כדי לקבל מושג על פני השטח של הלוויין לא אפשרו את האטמוספירה הצפופה שלו, שבצפיפות ובעובי היא שנייה רק ​​למעטפת הגז הוונוסית והיבשתית.

המשימה של התחנה האוטומטית Cassini בשנת 2004 סייעה להסיר את מעטה הערפל ששלט על גוף שמימי זה. במשך ארבע שנים, המכשיר היה במסלול של שבתאי, וביצע צילום רציף של הלוויינים שלו, כולל טיטאן. המחקר של הגשושית Cassini בוצע באמצעות מצלמה עם מסנן אינפרא אדום ומכ"ם מיוחד. הצילומים צולמו מזוויות שונות במרחק של 900-2000 ק"מ משטח הלוויין.

שיאו של חקר טיטאן היה הנחיתה על פני השטח של הגשושית הויגנס, על שם מגלה ירח שבתאי. המנגנון, לאחר שנכנס לשכבות הצפופות של האטמוספירה של טיטאן, ירד בצניחה למשך 2.5 שעות. במהלך תקופה זו, ציוד הגשושית חקר את הרכב האטמוספירה של הלוויין, צילם את פניו מגובה של 150, 70, 30, 15 ו-10 קילומטרים. לאחר ירידה ארוכה, נחתה גשושית החלל על פני השטח של טיטאן, ונחברה 0.2-0.5 מטרים בקרח המלוכלך. לאחר הנחיתה על הירח, הויגנס עבד קצת יותר משעה, והעביר לכדור הארץ דרך ה- Cassini AMS מידע שימושי רב ישירות מפני השטח של הלוויין. הודות לתמונות שצולמו מחללית קאסיני וגישוש הויגנס, צוות חוקרים הרכיב מפה של טיטאן. בנוסף, למדענים היה כעת מידע מפורט על האטמוספירה שלו, נתונים על האקלים על פני השטח ותכונות התבליט.

אווירת לוויין

במצב עם טיטאן, בפעם הראשונה בתהליך של מחקר וחקר גרמי השמים של מערכת השמש, הייתה למדענים הזדמנות לחקור את האטמוספירה בפירוט. כצפוי, ללווין של שבתאי יש אטמוספרה צפופה ומפותחת, אשר לא רק דומה למעטפת הגזי של כדור הארץ במובנים רבים, אלא גם עולה עליה במסה.

עובי השכבה האטמוספרית של טיטאן היה 400 ק"מ. לכל שכבה של האטמוספירה יש הרכב וריכוז משלה. הרכב הגז הוא כדלקמן:

• 98.6% משאיר חנקן N;
• 1.6% באטמוספירה הוא מתאן;
• כמות קטנה של אתאן, תרכובות אצטילן, פרופאן, פחמן דו חמצני ופחמן חד חמצני, הליום וציאן.

ריכוז המתאן באטמוספירה של הלוויין, החל מגובה של 30 ק"מ, משתנה בכיוון הירידה. ככל שמתקרבים לפני השטח של הלוויין, כמות המתאן יורדת ל-95%, אך ריכוז האתאן עולה ל-4-4.5%.

מאפיין אופייני לשכבת האוויר-גז של לוויין טיטאן הוא אפקט האנטי-חממה שלו. הימצאות מולקולות אורגניות פחמימניות בשכבות התחתונות של האטמוספירה מנטרלת את אפקט החממה שנוצר מריכוז עצום של מתאן. כתוצאה מכך, פני השטח של הגוף השמימי מתקררים באופן שווה עקב נוכחותם של פחמימנים. אותם תהליכים ושדה הכבידה של שבתאי קובעים את מחזור האווירה של טיטאן. תמונה כזו תורמת להיווצרות תהליכים אקלימיים פעילים באטמוספירה של הירח של שבתאי.

יש לציין שהאטמוספירה של הלוויין יורדת כל הזמן במשקל. זאת בשל היעדר שדה מגנטי רב עוצמה בגוף השמימי, שאינו מסוגל להחזיק את מעטפת האוויר-גז, שנמצאת בהשפעה מתמדת של רוח השמש וכוחות הכבידה של שבתאי. נכון להיום, הלחץ האטמוספרי על הלוויין של הענק הטבעתי הוא 1.5 אטמוספירה. זה תמיד בא לידי ביטוי בתנאי מזג האוויר, המשתנים עם ריכוז הגזים באטמוספירה של טיטאן.

העבודה העיקרית על יצירת מזג אוויר על טיטאן מבוצעת על ידי עננים צפופים, אשר, בניגוד להמוני אוויר יבשתיים, מורכבים מתרכובות אורגניות. תצורות האטמוספירה הללו הן מקור המשקעים בלוויין הגדול ביותר של שבתאי. בגלל טמפרטורות נמוכות, האטמוספירה של גרם השמים יבשה. הריכוז הגבוה ביותר של עננות נמצא באזורי הקוטב. בשל טמפרטורות נמוכות, הלחות באטמוספירה נמוכה ביותר, ולכן המשקעים על טיטאן הם גבישי קרח מתאן וכפור, המורכבים מתרכובות של חנקן, אתאן ואמוניה.

פני השטח של טיטאן והמבנה שלו

ללוויין של שבתאי יש לא רק אטמוספרה מעניינת. פני השטח שלו הם אובייקט מוזר ביותר מנקודת המבט של הגיאולוגיה. מתחת לשמיכה עבה של מתאן, עדשות הצילום והמצלמות של גשושית החלל הויגנס גילו יבשות שלמות, מופרדות על ידי אגמים וימים רבים. כמו בכדור הארץ, יש הרבה תצורות סלעיות והרים ביבשות, יש חריצים ושקעים עמוקים. את מקומם מחליפים מישורים ועמקים עצומים. בחלק המשווני של הגוף השמימי נוצר שטח עצום של דיונות על ידי חלקיקי פחמיקרבונט וקרח מים. ההנחה היא שחללית הויגנס נחתה על אחת מהדיונות הללו.

הדמיון המוחלט לכוכב לכת חי מוסיף נוכחות של מבנה נוזלי. בטיטאן התגלו נהרות שיש להם מקורות, ערוצים מפותלים ודלתות - מקומות שבהם נחלים זורמים לאגני הים. על פי הנתונים שנלקחו מהתמונות, לחלק מהנהרות של טיטאן יש אורך ערוץ של יותר מ-1000 ק"מ. כמעט כל המסה הנוזלית של טיטאן מרוכזת באגני ים ואגמים, אשר תופסים שטח מרשים - עד 30-40% משטח הפנים כולו של גוף שמימי זה.

עדות לנוכחות של הצטברויות גדולות של מדיום נוזלי על פני הלוויין הייתה נקודה בהירה ענקית, שבמשך זמן רב בלבלה אסטרונומים. לאחר מכן, הוכח כי האזור הבהיר על טיטאן הוא בריכה ענקית של פחמימנים נוזליים, הנקראת ים קראקן. לפי שטח, גוף המים הדמיוני הזה גדול יותר מהאגם הגדול ביותר על פני כדור הארץ - הים הכספי. עוד חפץ מעניין לא פחות הוא ים Ligeia - המאגר הטבעי הגדול ביותר של מתאן ואיתן נוזלי.

מידע מדויק על הרכב הסביבה הנוזלית של הימים והאגמים של טיטאן הושג הודות לעבודתו של Cassini AMS. באמצעות נתונים מתצלומים והדמיות ממוחשבות, הרכב הנוזל על טיטאן נקבע בתנאים יבשתיים:

• אתאן הוא 76-80%;
• פרופאן בים ובאגמים של טיטאן 6-7%;
• מתאן מהווה 5-10%.

בנוסף ליסודות העיקריים, המוצגים בצורה של גזים קפואים, מימן ציאניד, בוטאן, בוטן ואצטילן נמצאים בנוזל. להצטברות המים העיקרית על טיטאן יש אופי שונה במקצת מצורת כדור הארץ. על פני הלוויין נמצאו מרבצים עצומים של קרח מחומם-על, המורכב ממים ואמוניה. ההנחה היא כי מתחת לפני השטח עשויים להיות מאגרים טבעיים נרחבים המלאים במים נוזליים ובהם אמוניה מומסת. בהיבט זה, גם המבנה הפנימי של הלוויין מעניין.

כיום מועלות גרסאות שונות לגבי המבנה הפנימי של טיטאן. כפי שקורה לכל כוכבי הלכת של הקבוצה הארצית, יש לו ליבה מוצקה, לא ברזל-ניקל, כמו בארבעת כוכבי הלכת הראשונים של מערכת השמש, אלא אבן. קוטרו הוא כ-3400-3500 ק"מ. ואז מתחיל המעניין ביותר. בניגוד לכדור הארץ, שבו המעטפת מתחילה אחרי הליבה, בטיטאן חלל זה מלא בשכבות דחוסות צפופות של קרח מים ומתאן הידרט. ככל הנראה, יש שכבה נוזלית בין השכבות הבודדות. עם זאת, למרות הקור ואופיו האבן, הלוויין נמצא בשלב פעיל ונצפים בו תהליכים טקטוניים. זה מקל על ידי כוחות גאות ושפל, אשר נגרמים על ידי כוח הכבידה הענק של שבתאי.

עתיד אפשרי של טיטאן

אם לשפוט לפי נתוני מחקרים שנערכו בעשור האחרון, האנושות מתמודדת עם עצם ייחודי במערכת השמש. התברר כי טיטאן הוא הגוף השמימי היחיד, בנוסף לכדור הארץ, המאופיין בכל שלושת סוגי הפעילות. על הלוויין של שבתאי נצפים עקבות של פעילות גיאולוגית מתמדת, המהווים אישור לפעילותו הטקטונית החיה.

במידה רבה, גם אופי פני השטח של טיטאן מעניין. המבנה, ההרכב והתבליט שלו מדברים בעד העובדה שפני הירח של שבתאי נמצאים בתנועה מתמדת. כאן, כמו בכדור הארץ, בהשפעת הרוחות והמשקעים, נצפית שחיקת קרקע, מתבלים בסלעים ומשקעים.

הרכב האטמוספירה של הלוויין ותהליכי המחזור המתרחשים בו עיצבו את האקלים על טיטאן. כל הסימנים הללו מדברים בעד העובדה שחיים יכולים להתקיים על טיטאן בתנאים מסוימים. באופן טבעי, זו תהיה צורת חיים שונה מאורגניזמים יבשתיים, אבל עצם קיומו יהיה תגלית אדירה עבור האנושות.

אם יש לכם שאלות כלשהן - השאירו אותן בתגובות מתחת למאמר. אנחנו או המבקרים שלנו נשמח לענות להם.

מעניין במיוחד את חוקרי מערכת השמש הוא הלוויין הגדול ביותר של שבתאי, טיטאן. זהו אחד הלוויינים הגדולים ביותר של כוכבי הלכת. לפי הוויאג'רס, קוטרו של טיטאן הוא 5150 ק"מ. במונחים של גודל ומסה, הוא נחות מעט רק מהלוויין של צדק גנימד וגדול בערך פי 2 מהירח שלנו.

טיטאן הוא הלוויין היחיד עם אטמוספירה צפופה. אפילו מתצפיות קרקעיות, היה ידוע שמתאן נמצא באטמוספירה שלו. תצפיות ספקטרליות שנעשו על ידי וויאג'ר 1 אישרו את נוכחותו של מתאן, אך יחד עם זאת הראו שתכולתו באטמוספירה קטנה - כ-1%, בעוד ש-85% מהאטמוספירה מורכבת מחנקן (בעיקר מולקולרי) ו-12% מארגון אינרטי. . נמצאו כמויות קטנות של מימן ציאניד (HCM) - חומצה הידרוציאנית (רעל חזק מאוד), וכן מימן מולקולרי.

הלחץ האטמוספרי על פני השטח של טיטאן הוא בערך פי 1.5 מהלחץ האטמוספרי על פני כדור הארץ; הטמפרטורה היא בערך -180 מעלות צלזיוס. זה קרוב למה שנקרא נקודה משולשת של מתאן, כלומר, הטמפרטורה שבה הוא יכול להיות בו זמנית במצב מוצק, נוזלי וגזי.

ככל הנראה, האטמוספירה של טיטאן דומה לקונכיות הגזים הראשוניות שהיו לנוגה, כדור הארץ ומאדים עם שחר קיומם. אך בניגוד לכוכבי הלכת הללו, בטיטאן הטמפרטורות נמוכות כל כך עד שניתן היה לשמר את האטמוספירה בצורתה המקורית. כתוצאה מכך, המחקר שלה יכול לשפוך אור על בעיית התפתחותן של אטמוספרות פלנטריות. ייתכן שבתנאים הפיזיים השוררים על טיטאן, מתאן ממלא שם את אותו תפקיד כמו למים בכדור הארץ. וזה אומר שתחת שמי החנקן של טיטאן, נהרות מתאן יכולים לזרום מקרחוני מתאן, וגשמי מתאן יכולים לרדת מעננים. העולם של הלוויין הזה של שבתאי, ככל הנראה, הוא מוזר במיוחד.

כל הלוויינים, פרט לטיטאן הענק, שגדול ממרקורי ובעל אטמוספירה, מורכבים בעיקר מקרח (עם תערובת מסוימת של סלעים במימאס, דיונה וריאה). Enceladus הוא ייחודי בבהירותו - הוא מחזיר אור, כמעט כמו שלג טרי. המשטח הכהה ביותר של פיבי, ולכן הוא כמעט בלתי נראה. פני השטח של Iapetus הם יוצאי דופן: חצי הכדור הקדמי (בכיוון הנסיעה) שונה מאוד ברפלקטיביות מהגב. מכל הירחים הגדולים של שבתאי, רק להיפריון יש צורה לא סדירה, אולי בגלל התנגשות בגוף מסיבי, כמו מטאוריט קרח ענק. פני השטח של היפריון מזוהמים מאוד. פני השטח של ירחים רבים מכותרים בכבדות. אז, על פני השטח של דיונה, התגלה המכתש הגדול ביותר באורך עשרה קילומטרים; על פני מימאס שוכן מכתש שהפיר שלו כה גבוה עד שהוא נראה בבירור אפילו בתצלומים. בנוסף למכתשים, ישנם תקלות, תלמים ושקעים על פני השטח של מספר לוויינים. הפעילות הטקטונית והוולקנית הגדולה ביותר נמצאה באנקלדוס.

עכשיו כל אדם יודע שדליפת שמן, בין אם היא לתוך האדמה, הנהר או האוקיינוס, מאיימת על כל היצורים החיים. וברגע שזה קורה, צוותים מיוחדים נשלחים בדחיפות לאזור אסון אקולוגי כדי לחסל את מקור הזיהום. אבל מה שאנו נאבקים בו על פני כדור הארץ, על כוכב אחר, עשוי להוות סביבה טבעית רגילה, ואולי בית גידול. ואכן, ביקום העצום, עולמות פלנטריים יכולים להיות שונים לחלוטין זה מזה. גם צורות החיים עליהם יכולות להיות מגוונות. ואיזה נוסעי חלל עתידיים יפגשו שם! אבל קשה לדמיין את זה אפילו עבור חולמים נואשים: ים נפט על הפלנטה! מסתבר שאולי יש כוכבי לכת כאלה, שהיבשות שלהם נשטפות על ידי ים נפט. ולא אי שם במעמקי הגלקסיה, אלא במערכת השמש שלנו. הירח טיטאן של שבתאי עשוי להיות גוף שמימי אקזוטי כל כך.

לרוע המזל, אפילו הוויאג'רס לא יכלו לראות את פני השטח של טיטאן בגלל האובך העבה. והרדאר הקרקעי של פני השטח של טיטאן הצביע לכאורה על כך שאוקיינוס ​​פחמימני (נפט!) ניתז שם...

בשנת 2005 נחתה גשושית הירידה Cassini על טיטאן בפעם הראשונה. התחזית המדעית של מדענים הייתה מוצדקת במידה רבה. טיטאן הוא עולם מדהים של פחמימנים - עולם המתאן, שבו ניתן למצוא מתאן ממש בכל שלב. ולמרות שלא היה אוקיינוס ​​נפט עולמי על טיטאן, נוכחותן של בריכות פחמימנים טבעיות אינה נכללת.

הירח של שבתאי הוא טיטאן, הגוף השמימי הדומה ביותר לכדור הארץ. לאחרונה, מדענים קיבלו תמונה שבה, לראשונה, התגלה חומר במצב נוזלי מחוץ לכדור הארץ. בנוסף, על טיטאן התגלתה אטמוספירה דומה לזו של כדור הארץ. בעבר, תגליות מדעיות בעלות פרופיל גבוה כבר נקשרו לטיטאן, לדוגמה, בשנת 2008 התגלה אוקיינוס ​​תת קרקעי על טיטאן. אולי זה טיטאן, ולא מאדים, שיהפוך לבית העתיד שלנו.

טיטאן הוא הירח השני בגודלו במערכת השמש אחרי גנימד. טיטאן מכיל 95% מהמסה של כל ירחי שבתאי. כוח המשיכה על טיטאן הוא כשביעית מכוח המשיכה של כדור הארץ. טיטאן הוא הירח היחיד במערכת השמש שיש לו אטמוספירה צפופה, והירח היחיד שכמעט בלתי אפשרי לראות את פני השטח שלו בגלל שכבת העננים העבה. הלחץ על פני השטח גבוה פי 1.6 מלחץ האטמוספירה של כדור הארץ. טמפרטורה - מינוס 170-180 מעלות צלזיוס


לטיטאן יש ימים, אגמים ונהרות העשויים מתאן ואתאן, כמו גם הרים עשויים קרח. ככל הנראה, סביב ליבת האבן, בקוטר של כ-3400 ק"מ, ישנן מספר שכבות של קרח עם סוגי התגבשות שונים ואולי שכבת נוזל. מספר מדענים העלו השערה לגבי קיומו של אוקיינוס ​​תת-קרקעי גלובלי. השוואה של תמונות Cassini מ-2005 ו-2007 הראתה שפרטי נוף הוסטו בכ-30 קילומטרים. מכיוון שטיטאן מופנה תמיד לשבתאי מצד אחד, ניתן להסביר תזוזה כזו על ידי העובדה שהקרום הקפוא מופרד מהמסה העיקרית של הלוויין על ידי שכבת נוזל גלובלית. תנועת הקרום עלולה לגרום למחזוריות האטמוספירה המסתובבת בכיוון אחד (ממערב למזרח) וגוררת איתה את הקרום. אם תנועת הקרום מתבררת כלא אחידה, אז זה יאשש את השערת קיומו של האוקיינוס. יש להניח שהוא מורכב ממים עם אמוניה מומסת בתוכם.


תיאוריה זו אושרה על ידי תמונה של אור השמש המשתקף מעל פני השטח של טיטאן שצולמה באמצע יולי 2009 על ידי חללית קאסיני. התמונה הוצגה בפומבי רק בדצמבר 2009, במפגש השנתי של האגודה הגיאופיזית האמריקאית בסן פרנסיסקו.

לאחר מכן, מדענים נאלצו להשקיע זמן רב כדי להוכיח שהנקודה הבהירה שזוהתה אינה אלא סנוור שמש על פני האגם, ולא התפרצות געשית או ברק. כתוצאה מניתוח נוסף, מדענים הצליחו לגלות שהסנוור שזוהה שייך לאגן הפחמימנים הענק של ים קראקן, ששטחו הוא 400 אלף קמ"ר, שהוא גדול יותר משטחו של האגם הגדול ביותר על פני כדור הארץ - הים הכספי. לפי נתוני קאסיני וחישובי מחשב, הרכב הנוזל באגמים הוא כדלקמן: אתאן (76-79%). במקום השני פרופאן (7-8%), בשלישי - מתאן (5-10%). בנוסף, האגמים מכילים 2-3% מימן ציאניד, וכ-1% בוטן, בוטאן ואצטילן. לפי השערות אחרות, המרכיבים העיקריים הם אתאן ומתאן.

נוכחותם של אגמים של פחמימנים נוזליים על פני השטח של טיטאן לא הייתה מוטלת בספק מאז התגלו סימני אגמים ענקיים של נוזלים על ידי קאסיני בתהליך של חקר פני השטח של טיטאן באמצעות גלי רדיו. מדענים, בהתבסס על הנתונים העקיפים הללו, אפילו הצליחו להוכיח את נוכחותם של מחזורים של קרחונים עולמיים והפשרות על טיטאן, אך עד כה לא הצליחו אסטרונומים לפרוץ דרך אטמוספירת הפחמימנים הצפופה של טיטאן כדי לכבוש את האגמים הללו. לראשונה, צוות החוקרים שעבד עם קאסיני הצליח לעשות זאת רק כעת, כשהחורף הסתיים בחצי הכדור הצפוני של טיטאן, שם מרוכזים רוב האגמים, ופני השטח שלו החלו להיות מוארים שוב בקרני ה-Titan. שמש.


"מדהים עד כמה פני השטח של טיטאן מזכירים את כדור הארץ", אמרה הגיאולוג הפלנטרי רוזלי לופז מפסדינה באוגוסט לאחר שחקרה את פני השטח של טיטאן בפירוט.


לטיטאן יש אטמוספרה, מה שהופך אותו גם לדומה לכדור הארץ. עובי האטמוספירה של טיטאן כ-400 קילומטרים ומכילה מספר שכבות של ערפיח פחמימנים, מה שהופך את טיטאן ללוויין היחיד במערכת השמש שלא ניתן לצפות על פני השטח שלו באמצעות טלסקופ. ערפיח אחראי גם לאפקט האנטי-חממה הייחודי למערכת השמש. האטמוספרה היא 98.6% חנקן, ובשכבה הקרובה לפני השטח תכולתה יורדת ל-95%. לפיכך, טיטאן וכדור הארץ הם הגופים היחידים במערכת השמש עם אטמוספירה צפופה ותכולה דומיננטית של חנקן. התרשים מציג את המבנה של טיטאן. בהמשך לנושא זה, אני ממליץ לכם לקרוא על הטיול למאדים ופרויקט Space X של אילון מאסק, שמתכנן להפוך את החיים על מאדים למציאות.

טיטאן מקבל מעט מאוד אנרגיית שמש על מנת להבטיח את הדינמיקה של תהליכים אטמוספריים. סביר להניח שהשפעות הגאות והשפל העוצמתיות של שבתאי מספקות אנרגיה להנעת מסות אטמוספריות, חזקות פי 400 מהגאות והשפל הנגרמים על ידי הירח בכדור הארץ. מיקומם הרוחב של רכסי דיונות, הנפוצים על טיטאן, מדבר בעד ההנחה של רוחות גאות ושפל. פני השטח של טיטאן בקווי רוחב נמוכים חולקו לכמה אזורים בהירים וחשוכים עם גבולות ברורים. ליד קו המשווה בחצי כדור הארץ המוביל, יש אזור בהיר בגודל של אוסטרליה (נראה גם בצילומי האבל), שהוא רכס הרים. זה נקרא Xanadu.

במשך זמן רב האמינו שכוכב הלכת הכחול שלנו הוא המקום היחיד במערכת השמש שבו יש תנאים לקיומן של צורות חיים. במציאות, מתברר שהחלל הקרוב כבר לא כל כך חסר חיים. כיום אנו יכולים לומר בבטחה כי בהישג ידם של בני כדור הארץ ישנם עולמות מבחינות רבות הדומות לכוכב הבית שלנו. מעידות על כך עובדות מעניינות שהושגו כתוצאה ממחקרים על הסביבה של ענקי הגז צדק ושבתאי. כמובן, אין נהרות ואגמים עם מים צלולים ונקיים, והדשא אינו מוריק במישורים האינסופיים, אבל בתנאים מסוימים, האנושות יכולה להתפתח. עצם אחד כזה במערכת השמש הוא טיטאן, הירח הגדול ביותר של שבתאי.

ייצוג הלוויין הגדול ביותר של שבתאי

טיטאן היום מדאיג ומעסיק את מוחותיה של הקהילה האסטרונומית, למרות שלאחרונה התבוננו בגוף השמימי הזה, כמו עצמים דומים אחרים במערכת השמש, בלי הרבה התלהבות. רק הודות לטיסות של בדיקות חלל בין-כוכביות, התגלה שחומר נוזלי קיים על גוף שמימי זה. מסתבר שלא רחוק מאיתנו יש עולם עם ימים ואוקיינוסים, עם משטח מוצק, עטוף באטמוספירה צפופה, דומה מאוד במבנה למעטפת האוויר של כדור הארץ. גם גודלו של הירח של שבתאי מרשים. קוטרו הוא 5152 ק"מ, ב-273 ק"מ. יותר ממרקורי, כוכב הלכת הראשון במערכת השמש.

בעבר, האמינו שקוטרו של טיטאן הוא 5550 ק"מ. נתונים מדויקים יותר על גודל הלוויין כבר התקבלו בזמננו, הודות לטיסות החללית וויאג'ר 1 ומשימת הגשושית Cassini-Huygens. המנגנון הראשון הצליח לזהות אטמוספרה צפופה על הלוויין, ומשלחת קאסיני אפשרה למדוד את עובי פגז האוויר-גז, שהוא יותר מ-400 ק"מ.

המסה של טיטאן היא 1.3452 10²³ ק"ג. על פי אינדיקטור זה, הוא נחות ממרקורי, כמו גם בצפיפות. לגוף השמימי המרוחק יש צפיפות נמוכה - רק 1.8798 גרם / ס"מ³. נתונים אלו מדברים בעד העובדה שמבנה הלוויין של שבתאי שונה באופן משמעותי ממבנה כוכבי הלכת הארציים, שהם בסדר גודל מסיביים וכבדים יותר. במערכת שבתאי מדובר בגוף השמימי הגדול ביותר, שמסתו היא 95% מהמסה של 61 הירחים הידועים האחרים של ענק הגז.

למרבה המזל והמיקום של הטיטאן הגדול ביותר. הוא פועל במסלול עם רדיוס של 1,221,870 ק"מ במהירות של 5.57 ק"מ לשנייה ונשאר מחוץ לטבעות שבתאי. למסלולו של גוף שמימי זה צורה כמעט מעגלית והוא נמצא באותו מישור של קו המשווה של שבתאי. תקופת ההקפה של טיטאן סביב כוכב הלכת האם היא כמעט 16 ימים. יתרה מכך, בהיבט זה, טיטאן זהה לירח שלנו, שמסתובב סביב הציר שלו באופן סינכרוני עם בעליו. הלוויין מופנה תמיד לכוכב האם מצד אחד. מאפייני המסלול של הירח הגדול ביותר של שבתאי מבטיחים את חילופי העונות בו, אולם בשל המרחק הניכר של מערכת זו מהשמש, העונות בטיטאן ארוכות למדי. עונת הקיץ האחרונה ב-Titan הסתיימה ב-2009.

הוא דומה בגודלו ובמסתו לשני הירחים הגדולים האחרים במערכת השמש, גנימד וקליסטו. גדלים כה גדולים מעידים על התיאוריה הפלנטרית של מקורם של גרמי השמיים הללו. זה מאושר על ידי פני השטח של הלוויין, שעליו יש עקבות של פעילות וולקנית פעילה, שהיא מאפיין אופייני לכוכבי הלכת הארציים.

בפעם הראשונה התקבלה תמונה של פני הירח של שבתאי באמצעות הגשושית הויגנס, שנחתה בבטחה על פני השטח של עצם שמימי זה ב-14 בינואר 2005. כבר מבט חטוף בתמונות נתן את כל הסיבות להאמין שעולם מסתורי חדש נפתח בפני בני כדור הארץ, שחיים את החיים הקוסמיים שלו. זה לא הירח, חסר חיים ונטוש. זהו עולם הרי הגעש ואגמי המתאן. ההנחה היא שקיים אוקיינוס ​​עצום מתחת לפני השטח, המורכב אולי מאמוניה נוזלית או מים.

נחיתה של הויגנס

ההיסטוריה של גילוי טיטאן

לראשונה ניחש גלילאו את קיומם של הלוויינים של שבתאי. בלי יכולת טכנית לצפות בעצמים כה רחוקים, גלילאו חזה את קיומם. רק הויגנס, שכבר היה לו טלסקופ רב עוצמה המסוגל להגדיל עצמים פי 50, החל לחקור את שבתאי. הוא זה שהצליח לזהות גוף שמימי גדול כל כך הסובב סביב ענק גז טבעתי. אירוע זה התרחש בשנת 1655.

עם זאת, שמו של הגוף השמימי החדש נאלץ להמתין. בתחילה הסכימו מדענים לתת לגוף השמימי שהתגלה שם לכבוד מגלהו. לאחר שהאיטלקי קאסיני גילה לוויינים אחרים של ענקית הגז, הם הסכימו למספר את גרמי השמים החדשים של מערכת שבתאי.

רעיון זה לא נמשך, שכן לאחר מכן התגלו עצמים אחרים בסביבת שבתאי.

הסימון שאנו משתמשים בו היום הוצע על ידי האנגלי ג'ון הרשל. הם הסכימו שללוויינים הגדולים ביותר יהיו שמות מיתולוגיים. בשל גודלו, טיטאן היה הראשון ברשימה זו. שבעת הלוויינים הגדולים הנותרים של שבתאי קיבלו שמות התואמים את שמות הטיטאנים.

האווירה של טיטאן ותכונותיו

מבין הגופים השמימיים של מערכת השמש, לטיטאן יש אולי את מעטפת האוויר המוזרה ביותר. התברר כי האטמוספירה של הלוויין היא למעשה שכבה צפופה של עננים, אשר מנעה במשך זמן רב גישה חזותית אל פני השטח של הגוף השמימי. הצפיפות של שכבת האוויר-גז כל כך גבוהה עד שעל פני השטח של טיטאן הלחץ האטמוספרי גבוה פי 1.6 מהפרמטרים היבשתיים. בהשוואה למעטפת האוויר של כדור הארץ, לאטמוספירה על טיטאן יש עובי משמעותי.

המרכיב העיקרי באווירת הטיטניום הוא חנקן, שחלקו הוא 98.4%. כ-1.6% הם ארגון ומתאן, הממוקמים בעיקר בשכבות העליונות של מעטפת האוויר. בעזרת בדיקות חלל נמצאו באטמוספירה גם תרכובות גזים אחרות:

• אֲצֵיטִילֵן;
• מתילאצטילן;
• דיאצטילן;
• אתאן;
• פרופאן;
• פחמן דו חמצני.

קיימות כמויות קטנות של ציאניד, הליום ופחמן חד חמצני. לא נמצא חמצן חופשי באטמוספירה של טיטאן.

למרות צפיפות כה גבוהה של מעטפת האוויר-גז של הלוויין, היעדר שדה מגנטי חזק משפיע על מצב שכבות פני השטח של האטמוספירה. האטמוספירה העליונה חשופה לרוח השמש ולקרינה קוסמית. חנקן (N) בהשפעת גורמים אלה מגיב ויוצר מספר תרכובות מוזרות המכילות חנקן. רוב חלק מהתרכובות מופקדות על פני הלוויין, מה שמעניק לו גוון כתום מעט. גם ההיסטוריה של המתאן מעניינת. הרכבו באטמוספירה של טיטאן יציב, אם כי עקב השפעות חיצוניות, גז קל זה יכול היה להתאדות מזמן.

כשמסתכלים על האטמוספירה של הלוויין בשכבות, אפשר להבחין בפרט מוזר. מעטפת האוויר על טיטאן נמתחת לגובה ומחולקת בבירור לשתי שכבות - קרוב לפני השטח וגובה רב. הטרופוספירה מתחילה בגובה של 35 ק"מ. ומסתיים בטרופופוזה בגבהים של 50 ק"מ. כאן יש טמפרטורות נמוכות באופן עקבי של -170⁰ C. יתר על כן, עם הגובה, הטמפרטורה יורדת ל-120 מעלות צלזיוס. היונוספירה של טיטאן מתחילה בגובה של 1000-1200 ק"מ.

ההנחה היא שהרכב זה של האטמוספירה של טיטאן נובע מהעבר הוולקני הפעיל שלו. שכבות האוויר הרוויות באדי אמוניה התפרקו לחנקן ומימן בהשפעת האולטרה סגול הקוסמית, ורכיבים אחרים הם תוצאה של תגובות פיזיקוכימיות. ככל שהיה כבד יותר, החנקן שקע והפך למרכיב העיקרי באווירת הטיטניום. מימן, עקב כוחות הכבידה החלשים של הלוויין, ברח לחלל החיצון.

שכבות האטמוספירה של טיטאן, האינטראקציה של ההרכב הכימי שלו עם השדה המגנטי של גוף שמימי תורמים לעובדה שללוויין יש אקלים משלו. העונות בטיטאן משתנות כמו העונות של כדור הארץ. בזמן שבו צד אחד של הלוויין פונה לשמש, טיטאן צולל לתוך הקיץ. סופות והוריקנים משתוללים באטמוספירה שלו. שכבות האוויר המחוממות על ידי אור השמש נמצאות בהסעה מתמדת, יוצרות רוחות חזקות ותנועות משמעותיות של מסות עננים. בגבהים של 30 ק"מ מהירות הרוח מגיעה ל-30 מ"ש. ככל שגבוהה יותר, כך המערבולת של מסות האוויר עזה ועוצמתית יותר. בניגוד לכדור הארץ, מסת העננים על טיטאן מרוכזות באזורי הקוטב.

ריכוז המתאן באטמוספרה העליונה מסביר את העלייה בטמפרטורה על פני הלוויין עקב אפקט החממה. עם זאת, הנוכחות של מולקולות אורגניות בהרכב מסות האוויר מאפשרת לאולטרה סגול לחדור בחופשיות לשני הכיוונים, ולקרר את שכבת פני השטח של קרום הטיטניום. טמפרטורת פני השטח היא -180⁰С. ההבדל בין הטמפרטורות בקטבים ובקו המשווה זניח - 3 מעלות בלבד.

לחץ גבוה וטמפרטורות נמוכות תורמים לעובדה שמולקולות המים באטמוספירה של הלוויין מתאדות לחלוטין (קופאות).

מבנה הלוויין: מהקליפה החיצונית ועד הליבה

ההנחה וההשערות לגבי המבנה של גוף שמימי גדול כל כך התבססו בעיקר על נתוני תצפיות אופטיות יבשתיות. האטמוספירה הצפופה של טיטאן נטתה את המדענים לעבר ההשערה של הרכב הגז של הלוויין, בדומה להרכב כוכב האם. אולם לאחר הטיסות של גשושי החלל Pioneer 11 ו-Voyager 2, התברר כי עסקינן בגוף שמימי שהמבנה שלו מוצק ויציב.

כיום, מאמינים כי לטיטאן קרום דומה לזה של כדור הארץ. קוטר הליבה הוא כ-3400 ק"מ, שהם יותר ממחצית מקוטר הגוף השמימי. בין הליבה לקרום ישנה שכבת קרח, השונה בהרכבה. כנראה, בעומקים מסוימים, הקרח הופך למבנה נוזלי. השוואה של תמונות שצולמו מה-Cassini AMS בהפרש של שנתיים הצביעה על נוכחות של תזוזה של שכבת פני הלוויין. מידע זה נתן למדענים סיבה להאמין שפני השטח של הלוויין מונחים על שכבה נוזלית, המורכבת ממים ואמוניה מומסת. תזוזה של הקרום נגרמת מאינטראקציה של כוחות הכבידה ומחזור האטמוספירה.

בהרכבו, טיטאן הוא שילוב של סלעי קרח וסיליקט בפרופורציות שוות, הדומה מאוד למבנה הפנימי של גנימד וטריטון. עם זאת, בשל נוכחות פגז אוויר צפוף, למבנה הלוויין יש הבדלים ופרטים משלו.

התכונות העיקריות של לוויין מרוחק

עצם הנוכחות של אטמוספירה על טיטאן הופכת אותו לייחודי ומעניין למחקר נוסף. דבר נוסף הוא שגולת הכותרת העיקרית של הלוויין הרחוק של שבתאי היא נוכחותם של כמויות גדולות של נוזל עליו. כוכב הלכת הכושל הזה מאופיין באגמים ובימים, שבהם מתיזים גלי מתאן ואתאן במקום מים. ללוויין יש הצטברויות של קרח קוסמי על פני השטח, שחייב את מקורו למים ואמוניה.

עדויות לקיומו של חומר נוזלי על פני השטח של טיטאן הגיעו מתצלומים של אגן עצום ששטחו גדול מהים הכספי. הים העצום של פחמימנים נוזליים נקרא ים קראקן. על פי הרכבו, זהו מאגר טבעי עצום של גזים נוזליים: אתאן, פרופאן ומתאן. הצטברות גדולה נוספת של נוזל על טיטאן היא ים Ligeia. רוב האגמים מרוכזים בחצי הכדור הצפוני של טיטאן, מה שמגביר מאוד את ההשתקפות של גוף שמימי מרוחק. לאחר משימת קאסיני, התברר כי פני השטח מכוסים ב-30-40% בחומר נוזלי שנאסף בים ובאגמים טבעיים.

כמות עצומה כזו של מתאן ואתאן, הנמצאים במצב קפוא, תורמת להתפתחותן של צורות חיים מסוימות. לא, אלה לא יהיו אורגניזמים יבשתיים רגילים, עם זאת, בתנאים כאלה, אורגניזמים חיים על טיטאן יכולים להתרחש. יש מספיק רכיבים וכימיקלים על הלוויין ליצירת אורגניזמים וקיומם לאחר מכן.

ציר זמן של חקר טיטאן מודרני

הכל התחיל במשימה הצנועה של הגשושית האמריקאית Pioneer 11, שב-1979 הצליחה לתת למדענים תמונות ראשונות של לוויין מרוחק. במשך זמן רב, המידע שהתקבל מהחלוץ לא עניין מעט אסטרופיזיקאים. ההתקדמות בחקר הסביבה של שבתאי הגיעה לאחר ביקורי וויאג'ר באזור זה של מערכת השמש, אשר נתנו תמונות מפורטות יותר של הלוויין, שצולמו ממרחק של 5000 ק"מ. מדענים קיבלו נתונים מדויקים יותר על גודל הענק הזה, הגרסה לגבי קיומה של אטמוספירה צפופה של הלוויין אושרה.

טיסת החלוץ

תמונות אינפרא אדום שצולמו מטלסקופ החלל האבל סיפקו למדענים מידע על הרכב האטמוספירה של הירח. בפעם הראשונה זוהו אזורים בהירים וכהים על הדיסק הפלנטרי, שטבעם נותר עלום. לראשונה נולדה תיאוריה לפיה פני השטח של טיטאן מכוסים במקומות מסוימים בקרח, מה שמגביר את רפלקטיביות הגוף השמימי.

ההצלחה בתחום המחקר הגיעה יחד עם מידע שהתקבל מהתחנה הבין-כוכבית האוטומטית Cassini. משימת קאסיני, שהושקה ב-1997, היא פיתוח נפוץ של ESA בנאס"א. שבתאי הפך למוקד המחקר העיקרי, אך הלוויינים שלו לא נותרו ללא תשומת לב. אז, כדי לחקור את טיטאן, תוכנית הטיסה כללה את שלב הנחיתה על פני הלוויין של שבתאי של הגשושית הויגנס. המכשיר הזה, שנוצר על ידי המאמצים של נאס"א וסוכנות החלל האיטלקית, שצוותה החליט לחגוג את יום השנה של בן ארצם המפואר ג'ובאני קאסיני, היה אמור לרדת אל פני השטח של טיטאן.

קאסיני מקיף את שבתאי

במשך 4 שנים המשיך קאסיני לעבוד בסביבת שבתאי. במהלך תקופה זו, AMS טסה עשרים פעמים ליד טיטאן, וקבלה כל הזמן נתונים חדשים על הלוויין והתנהגותו. כבר נחיתה אחת של הגשושית הויגנס על טיטאן, שהתרחשה ב-14 במרץ 2007, נחשבת להצלחה אדירה עבור המשימה כולה. למרות זאת, לאור היכולות הטכניות של תחנת קאסיני והפוטנציאל הרב שלה, הוחלט להמשיך במחקר על שבתאי ולווייניו עד 2017.

הטיסה של קאסיני והנחיתה של חללית הויגנס סיפקו למדענים מידע מקיף על מהו טיטאן באמת. צילומים וצילומי וידאו של פני הירח של שבתאי הראו שהשכבות העליונות של הקרום הן תערובת של בוץ וקרח גזי. השברים העיקריים של האדמה הם אבנים וחלוקי נחל. הנוף של טיטאן הוא חילופין של אזורים מוצקים ומוגבהים עם שפל. במהלך הנחיתה צולמו תמונות הנוף שסימנו בצורה ברורה את אפיקי הנהר וקו החוף.

תמונה של טיטאן ממשפחת הויגנס

טיטאן היום ומחר

כיצד יסתיים המחקר הנוסף של הלוויין הגדול ביותר אינו ידוע. ההנחה היא שהתנאים שנוצרו במעבדות יבשתיות, בדומה לאלו הקיימים על טיטאן, ישפכו אור על גרסת האפשרות לקיומן של צורות חיים. טיסות של בדיקות חלל לאזור זה של החלל עדיין אינן מתוכננות. המידע שהתקבל מספיק כדי לדגמן את טיטאן בתנאים יבשתיים. עד כמה המחקרים האלה יהיו שימושיים, רק הזמן יגיד. נותר רק לחכות ולקוות שטיטאן יגלה את סודותיו בעתיד, וייתן תקווה להתפתחותו.