Исследования Титана

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ФАКУЛЬТЕТ ГЕОГРАИИ И ГЕОЭКОЛОГИИ

РЕФЕРАТ

Исследования Титана

Воронеж 2010

История изучения Титана в докосмическую эру

терраформинг титан докосмический

Зонд «Кассине», запущенный Европейским Космическим Агентством к Сатурну, в настоящее время исследует крупнейший спутник планеты — Титан, передавая всё новые и новые данные и в ближайшее время, мы узнаем о том, что скрывается под толстым слоем его атмосферы. Наконец-то мы подходим к разгадке тайны Титана, одного из самых загадочных спутников ХХ века.

Но оставим в покое научные данные «Кассине» и углубимся в историю исследования и наблюдения этого спутника. К тому же для этого есть и повод: в следующем году исполниться 460 лет с момента его открытия.

И так спутник Сатурна Титан был открыт голландским астрономом Христианом Гюйгенсом в 1665 году при помощи самодельного телескопа рефрактора, кстати, одного из крупнейших на тот период. Одновременно с Титаном, Гюйгенс открывает и кольца этой планеты. Таким образом, на данный период Титан стал шестым спутником известным в Солнечной системе, до него было известно лишь о Луне и 4-х галилеевых спутников Юпитера (Ио, Ганимед, Каллисто и Европа).

Собственное имя Титан спутник, как и 5 других спутников, открытых до 1848 года получил в 1850 году. Такое название ему придумал английский астроном Дж. Гершель, исходя из греческой мифологии, в которой Сатурну соответствовал Кронус. В греческой мифологии Титанами называли божеств старшего поколения, детей Урана и Геи.

Титан очень далек от Земли, в телескоп он виден, как звезда 8,5 зв.вел. Поэтому для астрофизиков Титан, как и многие другие спутники, был практически недоступным объектом для исследований, оставаясь интересным объектом для изучения небесных механиков. Первым же, кто описал теорию движение и составил эфемериды Титана, стал русский астроном Баклун, произошло это в 1898 году.

Изучение Титана астрофизиками и планетологами началось значительно позднее. Только 1907 году испанский астроном Хосе Сола делает теоретическое предположение о существовании атмосферы у Титана. Причём надо отметить тот факт, что на тот момент было лишь точно установлено, что атмосфера на объектах Солнечной системы, кроме Земли есть у Венеры и планет-гигантов, но, как считали многие астрономы того времени, возможно, и у Луны. Точное же подтверждение открытия атмосферы у Титана было сделано только в 1944 году известным американским планетологом Дж. Койпером, когда тот, при помощи 2,5м телескопа обсерватории Маун-Вилсон, крупнейшего в то время, сумел, получит снимки спектров Титана.

Новая эпоха изучения этого спутник начинается с 1979 года, когда вблизи Сатурна промчался американский космический аппарат «Пионер-11».

Исследования Титана

Основные сведения об этом загадочном спутнике были получены совсем недавно при помощи аппарата Huygens, который вошел в плотную атмосферу Титана и сел на его поверхность 14 января 2005 года. Спуск занял 2 часа 57 минут. При этом раскрылось 3 парашюта, которые позволили ученым получить различные важные данные о Титане.

Первый, самый маленький, раскрылся на высоте примерно 160 километров, предназначенный для снятия верхней крышки спускаемого аппарата. Затем раскрылся основной парашют диаметром 8,3 метра. Позже отделился тепловой щит в нижней части аппарата. А на 110 километрах второй парашют отстрелился и раскрылся третий, 3-метровый, так называемый стабилизирующий парашют. На высоте нескольких сотен метров "Гюйгенс" включил мощную лампу, чтобы осветить поверхность планеты.

При ударе о поверхность аппарат испытал очень кратковременные перегрузки около 15 G, а относительная скорость составила около 10 миль в час. При посадке аппарат на шесть дюймов вошёл в замороженную почву похожую на гальку.

Пенетрометр в основании аппарата пробурил скважину глубиной чуть более 15 сантиметров. Полученные данные вместе с замедлением, испытанным зондом в момент касания, привели учёных к выводу, что под аппаратом - тонкая корочка, покрывающая нечто более мягкое с относительно однородной консистенцией.

В механическом плане эта поверхность напоминает мокрый песок или глину, объявили исследователи. Возможно, это место ещё совсем недавно было мокрым, и оставшаяся влага не просочилась слишком глубоко, рассуждают учёные.

Специалисты также добавили, что осадки на Титане могут быть сезонными. И в определённое время каналы вновь наполняются. Интересно, что скруглённая потоками жидкости галька, замеченная на снимках с места посадки, это не камни (силикаты), а, судя по всему, грязный водяной лёд. Однако при температуре минус 170 градусов Цельсия и ниже - это всё равно, что камни. Таким образом, Титан активен, но активность эта похожа на земную лишь общими принципами, но не химией.

Первые снимки показали, что поверхность спутника Сатурна имеет бледно-оранжевый цвет.

По данным, полученных с Гюйгенса, ученые сделали выводы, что поверхность Титана относительно ровная. Альтиметр показал перепады высот не более 100 м на протяжении нескольких сот километров. В то же время локальные перепады высот, как показывают данные радара и стереоснимки могут быть весьма значительными; скорее всего крутые склоны на Титане не редкость. Это является результатом интенсивной эрозии при участии ветра и, вероятно, жидкости. Имеются несколько объектов, похожих на ударные кратеры, заполненные предположительно углеводородами.

На снимках, сделанных с высоты несколько тысяч километров, видны образования похожие на речные каналы и побережья. Это свидетельствует о том, что на поверхности Титана есть или, по крайней мере, была, жидкость.

При спуске Гюйгенс исследовал атмосферу Титана. На высотах от 6 до 12 миль скорость ветра составляла около 16 миль в час. Инструменты аппарата обнаружили толстый метановый туман (или облако) на высоте от 11 до 12 миль от поверхности. Атмосферное давление на этой высоте составляет 7.3 фунта на квадратный дюйм. Температура атмосферы в начале спуска составляла 70.5 К, а на поверхности - уже 93.8 К.

Совершенно неожиданно в атмосфере Титана был найден изотоп Аргон-40. Это свидетельство вулканической деятельности на спутнике. Причём извергается здесь не горячая лава, как на Земле, а холодный водяной лёд и аммиак.

В верхних слоях атмосферы под воздействием ультрафиолетового солнечного излучения метан и азот разлагаются и образуют сложные углеводородные соединения. Некоторые из них по данным масс-спектрометра Кассини содержат не менее 7 атомов углерода. А среди соединений азота идентифицированы нитрилы - своего рода предшественники аминокислот.

После 2,5 часов работы в атмосфере Титана и 1,5 часов работы на поверхности зонд "Гюйгенс" прекратил работу, выработав полностью заряд своих батарей.

Изучения Титана не закончились после приземления спускаемого аппарата Гюйгенс. Исследования продолжил орбитальный комплекс "Кассини". При помощи радара, установленного на его борту, ученые смогли уже получить много интересных данных, позволяющие расширить наши представления об этом загадочном спутнике.

Первые снимки Титан были проведены еще на подлете к Сатурну. Они были сделаны ближнем инфракрасном диапазоне. Они позволили впервые увидеть его поверхность через плотную атмосферу. Но к сожалению на них было не разобрать детали ландшафта.

Тогда "Кассини" впервые увидел динамику, происходящую в атмосфере Титана. Возможно, метановые облака в практически азотной атмосфере. Так же был обнаружен второй атмосферный слой, который берет свое начало на высоте несколько сотен километров на поверхность. Это слой напоминает городской смог, только в несколько раз плотнее.

Новая, более близкая встреча с Титаном ждала "Кассини" в конце первого витка вокруг Сатурна и состоялась 26 октября 2005г. Аппарат пролетел на расстоянии 1200 км. от спутника.

Четко стали видны темные и светлые области на поверхности. Одна из таких светлых областей (сама крупная) имеет форму похожую на Австралию. Ученые предполагают, что это континент, названный Ксанаду (Xanadu). На западном краю отснятой области тёмные дюны уступают сложному ландшафту, изрезанному ветвящимися речными сетями, холмами и долинами. Эти узкие речные сети текут к более тёмным областям, которые могут быть озёрами. Также здесь был найден кратер, сформированный либо ударом астероида, либо водным вулканизмом.