לקטגוריה של מדענים נלהבים המעוניינים בקיומם של עולמות חוץ-ארציים המתאימים לחקר, הביטוי הידוע: "האם יש חיים על מאדים, האם יש חיים על מאדים", חדל להיות רלוונטי היום. התברר כי ישנם עולמות בתוך מערכת השמש כי הם הרבה יותר מעניין בהיבט הזה מאשר כוכב הלכת האדום. דוגמה חיה לכך היא הלוויין הגדול ביותר של שבתאי, טיטאן. התברר כי הגוף השמימי הזה דומה מאוד לכוכב הלכת שלנו. המידע שיש כיום למדענים מאפשר את קיומה של גרסה מדעית שהחיים על הלוויין של השטן על טיטאן הם עובדה.
מה כל כך מעניין עבור כדור הארץ טיטאן?
לאחר עשרות שנים של אדם שניסה ללא הצלחה למצוא עולם במערכת השמש שלנו, שדמה לפחות לכדור הארץ מרחוק, מידע על טיטאן הטביע תקווה בקהילה המדעית. מדענים החלו להתעניין בגוף שמימי זה, החל משנת 2005, כאשר בדיקה אוטומטית Huygens נחת על פני אחד של לוויינים הגדולים של מערכת השמש. במשך 72 הדקות הבאות, מצלמת הצילומים והווידאו של החללית הועברו לכדור הארץ תמונה של פני השטח של אובייקט זה וחומרי וידאו אחרים על העולם הרחוק הזה. אפילו בזמן כה מוגבל שהוקצה למחקר אינסטרומנטלי של לוויין מרוחק, הצליחו המדענים להשיג כמות ממצה של מידע.
נחיתה על פני השטח של טיטאן בוצע במסגרת התוכנית הבינלאומית "Cassini-Huygens", שמטרתה המחקר של סטורן לוויינים שלה. הושק בחזרה בשנת 1997, Cassini האוטומטי interplanetary התחנה היא פיתוח כללי של ESA ו NASA למחקר מפורט של סטורן והסביבה של כוכב הלכת הזה. לאחר 7 שנים של טיסה על פני המרחבים של מערכת השמש, התחנה העבירה את חללית החללית של הויגנס לטיטאן. מכשיר ייחודי זה הוא פרי עבודתם המשותפת של מומחי נאס"א וסוכנות החלל האיטלקית, שצוותה הטילה תקוות רבות בטיסה זו.
התוצאות שהתקבלו על ידי מדענים מתחנת העבודה "Cassini" ו מן הלוח של בדיקה "Huygens" התברר להיות יקר. למרות העובדה שהלוויין המרוחק הופיע לעיני ארציים כממלכה ענקית של קרח, המחקרים המפורטים הבאים על פני האובייקט שינו את התפיסה של טיטאן. בתצלומים שהתקבלו באמצעות בדיקה Huygens, ניתן היה לפרק את פני השטח של לוויין של סטורן, אשר מורכב בעיקר קרח מים מוצק ושכבות משקע של הטבע האורגני, בפירוט הקטן ביותר. התברר שהאווירה הצפיפה והבלתי חדירה של לוויין מרוחק יש בה כמעט את אותה ההרכב כמו המעטפה של גז האוויר הארצי.
בעתיד, מדענים טיטאן זרק בונוס רציני נוסף. בפעם הראשונה בהיסטוריה של חקר ומחקר של שטח מחוץ לכדור הארץ מחוץ לכדור הארץ, החומר הנוזלי מאותו טבע שהיה על כדור הארץ בשנים הראשונות לקיומה נמצא. ההקלה של הגוף השמימי משלימה את האוקיאנוס העצום, אגמים רבים וימים. כל זה נותן סיבה להאמין כי אנו מתמודדים עם גוף שמימי, אשר יכול להיות עוד נווה מדבר של החיים במערכת השמש שלנו. מחקרים על הרכב האווירה והמדיום הנוזלי של לוויין סטורן גילו נוכחות של חומרים חיוניים לחיים של אורגניזמים. ההנחה היא כי בתנאים מסוימים בתהליך של לימוד גוף שמימי זה, אורגניזמים חיים ניתן לאתר על טיטאן.
בהקשר זה, המחקר הבא של הלווין הגדול ביותר של סטורן הופך רלוונטי. יש סבירות גבוהה כי, יחד עם מאדים, זה טיטאן שיכול להפוך את הבית הקוסמי השני של הציוויליזציה האנושית.
נוף אקדמי של טיטאן
גודלו של טיטאן מאפשר לו להיות עם כוכבי הלכת של מערכת השמש. גוף שמימי זה הוא בקוטר של 5152 ק"מ, אשר גדול יותר מאשר בקוטר של מרקורי (4879 ק"מ) ו מעט פחות מאדים (6779 ק"מ). המסה של טיטאן היא 1.3452 · 1023 ק"ג, שהיא 45 פעמים פחות מאשר המסה של הפלנטה שלנו. על המסה של הלוויין של סטורן הוא השני במערכת השמש, מאחורי הלוויין של יופיטר - Ganymede.
למרות גודלה המרבי והמשקל שלה, טיטן יש צפיפות נמוכה, רק 1.8798 g / cm³. לשם השוואה, הצפיפות של כוכב הלכת אמא סטורן הוא רק 687 k / m3. מדענים זיהו שדה כבידה חלש מלוויין. כוח המשיכה על פני השטח של טיטאן הוא 7 פעמים חלש יותר הפרמטרים הארציים, ואת התאוצה של כוח הכבידה זהה על הירח - 1.88 m / s2 לעומת 1.62 m / s2.
תכונה אופיינית היא המיקום של טיטאן בחלל. הלוויין הגדול ביותר של סטורן מסתובב סביב כוכב הלכת אמא שלה במסלול אליפטי במהירות של 5.5 ק"מ / s, להיות מחוץ לאזור של הטבעות של סטורן. המרחק הממוצע טיטאן על פני השטח של סטורן הוא 1, 222,000,000 ק"מ. כל המערכת הזו ממוקמת במרחק של 1 מיליארד 427 מיליון ק"מ מהשמש, שהיא פי 9.5 יותר מהמרחק בין המאור המרכזי שלנו לכדור הארץ.
כמו הלוויין שלנו, "הירח של סטורן" הוא תמיד פנה אליו על ידי צד אחד. זה נגרם על ידי הסינכרוניזציה של סיבוב הלוויין סביב הציר שלה עם התקופה של מסלול של טיטאן סביב כוכב הלכת אמא. מהפכה שלמה סביב סטורן, הלוויין הגדול ביותר שלה עושה במשך 15 ימים כדור הארץ. בשל העובדה כי סטורן לוויינים יש זווית גבוהה למדי של נטייה של ציר הסיבוב לציר האקליפטית, יש עונות על פני השטח של טיטאן. כל 7.5 שנות כדור הארץ על הלווין של סטורן, הקיץ מפנה את מקומו לתקופה החורף הקרה. על פי תצפיות אסטרונומיות היום בצד של טיטאן, אשר פונה שבתאי, הוא בסתיו. בקרוב ייעלם הלוויין מקרני השמש שמאחורי כוכב האם, והסתיו הטיטני יוחלף בחורף ארוך ועז.
טמפרטורות על פני הלוויין להשתנות בטווח מינוס 140-180 מעלות צלזיוס. הנתונים שהתקבלו מהלוח של חללית הויגנס חשפו עובדה מוזרה. ההבדל בין טמפרטורות הקוטב לבין קו המשווה הוא רק 3 מעלות. זה מוסבר על ידי נוכחות של אווירה צפופה, אשר מונע את ההשפעות של אור השמש על פני השטח של טיטאן. למרות הצפיפות הגבוהה של האטמוספירה, בגלל הטמפרטורות הנמוכות, אין משקעים נוזליים על טיטאן. בחורף, פני השטח של הלוויין מכסה את השלג מאתאן, חלקיקי אדים ואמוניה. זה רק חלק קטן ממה שאנחנו יודעים על טיטאן. עובדות מעניינות על הלוויין הגדול ביותר של סטורן מתייחסות פשוטו כמשמעו כל שדה, מן אסטרונומיה, קלימטולוגיה ו Glaciology, כדי microbiology.
טיטאן במלוא תפארתה
עד לאחרונה, רוב המידע על הלווין של סטורן התבסס על תצפיות חזותיות שהתקבלו מחלל החלל וויאג 'ר, אשר עבר בעבר בשנת 1980 במרחק של 7000 ק"מ. הטלסקופ של האבל הרים מעט את רעלת הסודיות על חפץ החלל הזה. כדי לקבל מושג על פני הלוויין לא אפשרה את האווירה הדחוסה שלה, אשר בצפיפות ועובי נחות רק המעטפה וינוסי ואת הקרקע יבשתי המעטפה.
המשימה של תחנת האוטובוסים האוטומטית Cassini בשנת 2004 סייעה להסיר את הערפל ששלט על הגוף השמימי הזה. במשך ארבע שנים, המכשיר היה במסלול של סטורן, ביצוע צילום עקבי של לוויינים שלו טיטאן גם כן. מחקר של בדיקה Cassini בוצע בעזרת מצלמה עם מסנן אינפרא אדום מכ"ם מיוחד. התמונות צולמו מזוויות שונות במרחק של 900-2000 ק"מ מפני השטח של הלוויין.
שיאו של המחקר של טיטאן היה הנחיתה על פני השטח של בדיקה Huygens, על שמו של מגלה לוויין של סטורן. המכשיר, שנכנס לשכבות צפופות של האטמוספירה של טיטאן, ירד במצנח במשך 2.5 שעות. בתקופה זו בחן הציוד את הרכב אווירת הלוויין, שצילם את פני השטח מגובה של 150, 70, 30, 15 ו -10 ק"מ. לאחר ירידה ארוכה, נחת החללית על פני השטח של טיטאן, קבור 0.2-0.5 מטר בקרח מלוכלך. לאחר הנחיתה את Huygens עבד במשך קצת יותר משעה, העברת מסה של מידע שימושי ישירות לכדור הארץ באמצעות Cassini AMS ישירות משטח הלוויין. הודות לתצלומים שצולמו על ידי מועצת המנהלים של Cassini AMS ובדיקת הויגנס, צוות החוקרים יצר מפה של טיטאן. בנוסף, מדענים עכשיו היה מידע מפורט על האווירה שלה, נתונים על פני השטח אקלים ותכונות השטח.
אווירה לווין
במצב עם טיטאן, בפעם הראשונה בתהליך של לימוד ולמידה של גופים שמימיים של מערכת השמש, למד את ההזדמנות ללמוד את האווירה בפירוט. כצפוי, ללוויין של שבתאי יש אווירה צפופה ומתפתחת, אשר לא רק במובנים רבים דומה פגז הגז של כדור הארץ, אלא גם עולה על זה המוני.
עובי שכבת האטמוספירה של טיטאן היה 400 ק"מ. לכל שכבת האווירה יש הרכב וריכוז משלה. הרכב הגז הוא כדלקמן:
- 98.6% משאיר חנקן N;
- 1.6% באטמוספרה מתאן;
- כמות קטנה של אתאן, תרכובות אצטילן, פרופן, דו תחמוצת הפחמן ופחמן חד חמצני, הליום וציאן.
ריכוז המתאן באטמוספירה של הלווין, החל מגובה של 30 ק"מ, משתנה כלפי מטה. ככל שהלוויין מתקרב אל פני השטח, כמות המתאן יורדת ל -95%, בעוד ריכוז האתאן עולה ל -4.55%.
תכונה אופיינית של שכבת גז האוויר של לוויין טיטאן הוא אפקט אנטי החממה שלה. הנוכחות של פחמימנים אורגניים פחמימנים באטמוספרה נמוכה מנטרלת את אפקט החממה שנוצר על ידי ריכוז עצום של מתאן. כתוצאה מכך, פני השטח של גוף שמימי הוא מקורר באופן אחיד בשל נוכחות של פחמימנים. אלה תהליכים אותו ואת שדה הכבידה של סטורן, לגרום למחזור של האווירה של טיטאן. תמונה זו תורמת להיווצרות של תהליכים אקלימיים אקטיביים באטמוספרה של הלווין סטורן.
יש לציין כי האווירה של הלוויין הוא כל הזמן לאבד משקל. הסיבה לכך היא היעדר שדה מגנטי רב עוצמה בגוף שמימי, שאינו מסוגל להחזיק את המעטפה גז אוויר, אשר תחת השפעה מתמדת של הרוח השמש וכוח הכבידה של סטורן. נכון לעכשיו, הלחץ האטמוספרי על ענקית הטבעת הלוויין הוא 1.5 atm. זה תמיד משפיע על תנאי מזג האוויר, אשר משתנים עם ריכוז של גזים באטמוספירה של טיטאן.
העבודה העיקרית על יצירת מזג האוויר על טיטאן מבוצעת על ידי עננים צפופים, אשר, בניגוד להמונים אוויר יבשתי, מורכב תרכובות אורגניות. תצורות אטמוספריות אלה הן מקור המשקעים על הלווין הגדול ביותר של סטורן. בשל טמפרטורות נמוכות, האווירה של הגוף השמימי יבש. הריכוז הגדול ביותר של עננות נמצא באזורי הקוטב. בגלל הטמפרטורות הנמוכות, הלחות באטמוספרה נמוכה ביותר, ולכן משקעים על טיטאן הם גבישי קרח מתאן וכפור, המורכבים מתרכובות חנקן, אתאן ותרכובות אמוניה.
פני השטח של טיטאן ומבנהו
לוויין של סטורן יש לא רק אווירה מעניינת. פני השטח שלו הוא אובייקט מוזר מאוד מנקודת המבט של הגיאולוגיה. מתחת לשמיכה עבה של מתאן, עדשות צילום ומצלמות של חלל החלל הויגנס מצאו יבשות שלמות המופרדות על ידי אגמים וים רבים. כמו על כדור הארץ, יש הרבה תצורות סלעיות והרריות ביבשות, יש שקעים עמוקים ודיכאונות. הם מוחלפים על ידי המישורים העמקים והעמקים. בחלק המשווני של הגוף השמימי, חלקיקים של פחמימנים וקרח מים מהווים שטח עצום של דיונות. ההנחה היא כי החלל Huygens החלל הנחיתה באחת הדיונות האלה.
דמיון מלא עם הכוכב החי מוסיף נוכחות של מבנה נוזלי. על טיטאן נחשפו נהרות בעלי מקורות, תעלות מפותלות ודלתות - המקומות שבהם זורמים הנהרות לאגני הים. על פי הנתונים שצולמו מן התצלומים, כמה נהרות טיטאן יש אורך ערוץ של יותר מ 1000 ק"מ. כמעט כל המסה הנוזלית של טיטאן מרוכזת באגנים ימיים ובאגמים, אשר תופסים שטח מרשים - עד 30-40% מכל שטחי השטח של גוף שמימי זה.
הוכחת נוכחותם של אשכולות גדולים של מדיום נוזלי על פני הלווין היתה נקודת אור גדולה, אשר במשך זמן רב אסטרונומים מבולבלים. לאחר מכן, הוכח כי אזור בהיר על טיטאן הוא מאגר עצום של פחמימנים נוזליים, קרא את הים קראקן. על פי השטח, מאגר דמיוני זה גדול מהאגם הגדול ביותר על פני כדור הארץ - הים הכספי. עוד חפץ מעניין לא פחות הוא הים של ליגי - המאגר הטבעי הגדול ביותר עבור מתאן נוזלי ואתאן.
מידע מדויק על הרכב המדיום הנוזלי של הים האגמים של טיטאן הושג בזכות עבודתו של AMC "Casssini". באמצעות נתונים מצילומים והדמיות מחשב, הרכב הנוזל על טיטאן נקבע בתנאים יבשתיים:
- אתאן הוא 76-80%;
- פרופאן בים ואגמים של טיטאן 6-7%;
- מתאן חשבונות עבור 5-10%.
בנוסף אלמנטים בסיסיים המיוצגים כמו גזים קפואים, מימן ציאניד, בוטאן, butene ו אצטילן נמצאים נוזל. הצבירה העיקרית של מים על טיטאן יש אופי שונה במקצת מן הצורה של כדור הארץ. על פני השטח של הלווין נמצאו כמויות גדולות של קרח מחומם, המורכבת מים ואמוניה. ההנחה היא כי מתחת לפני השטח עשוי להיות מאגרים טבעיים עצום מלא מים נוזליים עם אמוניה מומס בו. מבחינה זו, גם המבנה הפנימי של הלוויין מעניין.
כיום יש גרסאות שונות של המבנה הפנימי של טיטאן. כמו במקרה של כל כוכבי הלכת הארציים, יש לה גרעין מוצק, לא ברזל ניקל, כמו בארבעת כוכבי הלכת הראשונים של מערכת השמש, אלא אבן אחת. הקוטר שלה הוא כ 3400-3500 ק"מ. הבא מגיע החלק הכיפי. שלא כמו כדור הארץ, שבו המעטפת מתחילה אחרי הליבה, על טיטאן זה שטח מלא בשכבות דחוסות של קרח מים מתאן הידרט. יש כנראה שכבה נוזלית בין השכבות הפרט. עם זאת, למרות הקור שלה ואת אופי האבן, הלוויין נמצא בשלב פעיל ותהליכים טקטוניים הם נצפו על זה. זה הקל על ידי כוחות גאות כי נגרמות על ידי הכבידה ענק של שבתאי.
העתיד האפשרי של טיטאן
על פי נתוני המחקרים שנערכו בעשור האחרון, האנושות עוסקת באובייקט ייחודי של מערכת השמש. התברר כי טיטאן הוא הגוף השמימי היחיד, בנוסף לכדור הארץ, המאופיין בכל שלושת סוגי הפעילות. על הלוויין של סטורן יש עקבות של פעילות גיאולוגית מתמדת, המהווה אישור לפעילותו הטקטונית החיה.
אופיו של השטח של טיטאן הוא גם עניין רב. המבנה שלה, הרכב והקלה לדבר בעד העובדה כי פני השטח של הלוויין של סטורן הוא בתנועה מתמדת. כאן, כמו על כדור הארץ, תחת השפעת רוחות ומשקעים, שחיקה קרקע הוא ציין, בליה של סלעים משקעים להתרחש.
הרכב האטמוספירה של הלווין ותהליכי ההפצה המתרחשים בו יוצרים את האקלים על טיטאן. כל הסימנים האלה מדברים בעד העובדה שהחיים יכולים להתקיים על טיטאן בתנאים מסוימים. באופן טבעי, זה יהיה צורה אחרת של חיים מן האורגניזמים הארציים, אבל עצם קיומה יהפוך לגילוי עצום עבור האנושות.
