Спутник Сатурна — Титан

Титан  — крупнейший спутник Сатурна, второй по величине спутник в Солнечной системе, является единственным, кроме Земли, телом в Солнечной системе, для которого доказано стабильное существование жидкости на поверхности, и единственным спутником планеты, обладающим плотной атмосферой. Титан стал первым известным спутником Сатурна — в 1655 году.

Диаметр Титана — 5152 км (это в 1,48 раза больше, чем у Луны), при этом Титан на 80 % превосходит спутник Земли по массе. Титан также превосходит размерами планету Меркурий, хотя и уступает ей по массе. Сила тяжести на нём составляет приблизительно одну седьмую таковой на Земле. Масса Титана составляет 95 % массы всех лун Сатурна.

Поверхность Титана в основном состоит из водяного льда и осадочных органических веществ. Она геологически молодая и, в основном, ровная, за исключением небольшого количества горных образований и кратеров, а также нескольких криовулканов. Плотная атмосфера, окружающая Титан, не позволяла увидеть поверхность спутника долгое время — вплоть до прибытия аппарата «Кассини-Гюйгенс» в 2004 году.

Поверхность Титана нельзя увидеть, даже находясь вблизи спутника, не говоря о земных телескопах. Во всем виновата плотная облачность в верхних слоях атмосферы. Однако космические аппараты провели некоторые исследования в различных диапазонах и позволили многое узнать о том, что скрывается под облаками.

Мало того, в 2005 году зонд «Гюйгенс» отделился от станции «Кассини» и опустился прямо на поверхность Титана, передав первые настоящие панорамные фотографии. Спуск через толстую атмосферу занял более двух часов. Да и сам «Кассини» за годы, проведенные на орбите Сатурна сделал много фотографий как облачного покрова Титана, так и его поверхности в разных диапазонах.

Поверхность Титана в основном ровная, без сильных перепадов. Однако кое-где встречаются и настоящие горные хребты высотой до 1 километра. Обнаружена и гора высотой 3337 метров. Также на поверхности Титана есть множество озер из этана, и даже целые моря – например, море Кракена по площади сравнимо с Каспийским морем. Имеется множество этановых рек или их русла. В месте приземления зонда «Гюйгенс» видно много камней округлой формы – это следствие воздействия на них жидкости, в земных реках камни также постепенно обтачиваются.

Атмосфера преимущественно состоит из азота; также имеется небольшое количество метана и этана, которые образуют местный океан и облака, являющиеся источником жидких и, возможно, твёрдых осадков. На поверхности имеются метан-этановые озёра и реки. Давление у поверхности примерно в 1,5 раза превышает давление земной атмосферы. Температура у поверхности — минус 170—180 °C.

Граница атмосферы Титана находится примерно в 10 раз выше, чем на Земле. Граница тропосферы располагается на высоте 35 км. До высоты 50 км простирается обширная тропопауза, где температура остаётся практически постоянной, а затем температура начинает расти. Минимальная температура около поверхности составляет −180 °C, при увеличении высоты температура постепенно повышается и на расстоянии 500 км от поверхности достигает −121 °C. Ионосфера Титана имеет более сложную структуру, чем земная, её основная часть располагается на высоте 1200 км. 

Температура у поверхности Титана составляет в среднем −180 °C. Из-за плотной и непрозрачной атмосферы разница температуры между полюсами и экватором составляет всего 3 градуса. Такие низкие температуры и высокое давление противодействуют таянию водяного льда, вследствие чего в атмосфере практически нет воды.

В высоких слоях атмосферы содержится много метана; он должен был бы приводить к возникновению парникового эффекта и, как следствие, повышению температуры на спутнике. Однако оранжевый туман, состоящий из органических молекул, распространённый повсеместно в нижних слоях атмосферы, хорошо поглощает солнечное излучение и пропускает инфракрасное от поверхности, что приводит к антипарниковому эффекту и охлаждает поверхность примерно на 10 градусов.

Ветер у поверхности Титана обычно довольно слабый и составляет примерно 0,3 м/с, на небольших высотах направление ветра менялось. На высотах более 10 км в атмосфере Титана постоянно дуют довольно сильные ветры. Их направление совпадает с направлением вращения спутника, а скорость растёт с высотой.

Метан конденсируется в облака на высоте нескольких десятков километров. Согласно данным, полученным «Гюйгенсом», относительная влажность метана повышается с 45 % у поверхности до 100 % на высоте 8 км (при этом общее количество метана, наоборот, уменьшается). На высоте 8—16 км простирается очень разреженный слой облаков, состоящих из смеси жидкого метана с азотом, покрывающий половину поверхности спутника. Слабая изморось постоянно выпадает из этих облаков на поверхность, компенсируемая испарением.

Несмотря на низкую температуру, Титан сопоставляется с Землёй на ранних стадиях развития, и нельзя исключать, что на спутнике возможно существование простейших форм жизни; в частности, в подземных водоёмах, где условия могут быть гораздо комфортнее, чем на поверхности.

Радиус орбиты Титана составляет 1 221 870 км (20,3 радиуса Сатурна). Таким образом, Титан находится вне колец Сатурна, крайнее из которых находится примерно в 750 000 км. Полный оборот вокруг планеты Титан производит за 15 дней, 22 часа и 41 минуту со средней скоростью 5,57 км/с. Как Луна и многие другие спутники планет в Солнечной системе, Титан имеет синхронное вращение относительно планеты, ставшее результатом приливного захвата. То есть периоды вращения вокруг своей оси и обращения вокруг Сатурна совпадают, и спутник повёрнут к планете всегда одной и той же стороной. От меридиана, проходящего через центр этой стороны, ведётся отсчёт долготы.

При сопоставимых размерах с Меркурием и Ганимедом, Титан обладает обширной атмосферой, толщиной более 400 км. По современным оценкам атмосфера Титана состоит на 95 % из азота и оказывает давление на поверхность в 1,5 раза больше, чем атмосфера Земли. Наличие метана в атмосфере приводит к процессам фотолиза в верхних слоях и образованию нескольких слоёв углеводородного «смога», из-за чего Титан является единственным спутником в Солнечной системе, поверхность которого невозможно наблюдать в оптическом диапазоне.

Согласно расчётам, Титан имеет твёрдое ядро, состоящее из скальных пород, диаметром около 3400 км, которое окружено несколькими слоями водяного льда. Внешний слой мантии состоит из водяного льда и гидрата метана, внутренний из спрессованного, очень плотного льда. Между этими слоями возможно существование прослойки из жидкой воды. Как и на другие спутники Юпитера и Сатурна, такие, например, как Ио и Энцелад, на Титан действуют значительные приливные силы, которые играют существенную роль в тектонических процессах спутника, разогревают его ядро и поддерживают вулканическую активность.

Ряд учёных выдвинули гипотезу о существовании глобального подповерхностного океана. Предполагается, что в воде содержится значительное количество аммиака (около 10 %), который действует на воду как антифриз, то есть понижает температуру её замерзания. В сочетании с высоким давлением, оказываемым корой спутника, это может являться дополнительным условием существования подповерхностного океана.

Согласно данным, обнародованным в конце июня 2012 года и собранным ранее КА «Кассини», под поверхностью Титана на глубине около 100 км действительно должен находиться океан, состоящий из воды с возможным небольшим количеством солей. На основании гравитационной карты спутника, построенной по данным «Кассини», учёные высказали предположение, что жидкость в подповерхностном океане Титана отличается повышенной плотностью и экстремальной соленостью. Скорее всего, она представляет собой рассол, в состав которого входят соли, содержащие натрий, калий и серу. Кроме того, в разных районах спутника глубина океана неодинакова — в одних местах вода промерзает, изнутри наращивая ледяную корку, покрывающую океан, и слой жидкости в этих местах практически не сообщается с поверхностью Титана. Сильная солёность подповерхностного океана делает практически невозможным существование в нём жизни.

Знаете больше о Титане? Пишите в комментариях, добавим в основной текст.