Antiikin Kreikan perinnössä titaanit olivat uskomattoman vahvoja jättiläisiä jumalia, jotka hallitsivat legendaarisen kultakauden aikana ja synnyttivät olympialaisia jumalia, joita me kaikki tunnemme ja rakastamme. Saturnus Suurin kuu, joka tunnetaan nimellä Titan, on siksi nimetty asianmukaisesti. Sen lisäksi, että se on Saturnuksen suurin kuu - ja toiseksi suurin kuu Aurinkokunta (Jupiterin kuun jälkeen Ganymede ) – se on tilavuudeltaan suurempi kuin pieninkään planeetta, Merkurius .
Kokonsa lisäksi Titan on myös kiehtova, koska se on ainoa luonnollinen satelliitti, jolla tiedetään olevan a tiheä ilmapiiri , mikä on tehnyt opiskelusta erittäin vaikeaksi viime aikoihin asti. Kaiken lisäksi se on maapallon lisäksi ainoa esine, josta on löydetty selviä todisteita stabiileista pintanestekappaleista. Kaikki tämä tekee Titanista suuren uteliaisuuden keskipisteen ja erinomaisen paikan tuleville tieteellisille tehtäville.
Löytäminen ja nimeäminen:
Hollantilainen tähtitieteilijä Christiaan Huygens löysi Titanin 25. maaliskuuta 1655. Huygens oli saanut inspiraationsa Galileon parannuksista kaukoputkiin ja hänen löytämänsä kuut, jotka kiertävät Jupiteria vuonna 1610. Vuoteen 1650 mennessä hän kehitti oman kaukoputken veljensä (Constantijn Huygens, Jr.) avulla ja tarkkaili ensimmäisen kuun Saturnus.
Vuonna 1655 Huygens antoi sille nimenSaturnuksen kuu(latinaksi 'Saturnuksen kuu') traktaatissa De Saturni Luna Observatio Nova ('Uusi havainto Saturnuksen kuusta'). Kun Giovanni Domenico Cassini löysi neljä muuta kuuta Saturnuksen ympäriltä vuosina 1673–1686, tähtitieteilijät alkoivat kutsua niitä Saturnus I - V (Titanin ollessa neljännellä Saturnus IV:nä).
Jäljennös kaukoputkesta, jota William Herschel käytti tarkkailemaan Uranusta. Luotto: Alun Salt/Wikimedia Commons
William Herschelin löydön jälkeen miimejä ja Enceladus vuonna 1789, jotka ovat lähempänä Saturnusta kuin mikään suurempi kuita, Saturnuksen kuut oli jälleen kerran nimettävä uudelleen. Tästä eteenpäin Titanin tilaksi vahvistettiin Saturnus VI, vaikka useat pienemmät kuut löydettiin, jotka olivat sen jälkeen lähempänä Saturnusta.
Nimen Titan, samoin kuin Saturnuksen seitsemän suurimman satelliitin nimet, ehdotti William Herschelin poika John. Vuonna 1847 John Herschel julkaisi Hyväntoivon niemellä tehtyjen tähtitieteellisten havaintojen tulokset , jossa hän ehdotti, että kuut nimettäisiin mytologisten titaanien mukaan – Kronuksen veljien ja sisarten mukaan, joka on kreikkalainen vastine Saturnukselle.
Vuonna 1907 espanjalainen tähtitieteilijä Josep Comas i Solà havaitsi Titanin raajan tummumisen. Tämä efekti, jossa planeetan tai tähden keskiosa näyttää kirkkaammalta kuin reuna (tai raaja),oli ensimmäinen osoitus siitä, että Titanilla oli ilmapiiri. Vuonna 1944 Gerard P. Kuiper käytti spektroskooppista tekniikkaa määrittääkseen, että Titanissa oli metaanista koostuva ilmakehä.
Koko. Massa ja kiertorata:
Keskimääräinen säde 2576 ± 2 km ja massa 1,345 × 1023kg, Titan on 0,404 Maan kokoinen (tai 1,480 kuuta) ja 0,0225 kertaa niin massiivinen (1,829 kuuta). Sen kiertoradalla on pieni epäkeskisyys 0,0288, ja sen ratataso on kalteva 0,348 astetta suhteessa Saturnuksen päiväntasaajaan. Sen keskimääräinen etäisyys Saturnuksesta (puolipääakseli) on 1 221 870 km – vaihtelevat 1 186 680 km:stä periapsiksessa (lähin) 1 257 060 km:iin apoapsissa (kauimpana).
Titanin, Kuun ja Maan halkaisijavertailu. Kiitokset: NASA/JPL/Space Science Institute/Gregory H. Revera
Titanilla kestää 15 päivää ja 22 tuntia suorittaakseen yhden Saturnuksen kiertoradan. Kuin Kuu ja monet satelliitit, jotka kiertävät muita kaasujättiläisiä, sen kiertoaika on identtinen sen kiertoradan kanssa. Siten Titan on vuorovesilukittu ja synkronisessa kiertoliikkeessä Saturnuksen kanssa, mikä tarkoittaa, että yksi kasvo on jatkuvasti suunnattu planeettaa kohti.
Koostumus ja pintaominaisuudet:
Vaikka Titan on koostumukseltaan samanlainen kuin Dione ja Enceladus, se on tiheämpi painovoiman puristuksen vuoksi. Halkaisijaltaan ja massaltaan (ja siten tiheydeltä) Titan on enemmän samanlainen kuin Jovian kuut. Ganymede ja Callisto . Perustuu sen irtotiheyteen 1,88 g/cm3, Titanin koostumuksen uskotaan koostuvan puolet vesijäästä ja puolet kivistä materiaalia.
Sen sisäinen rakenne on todennäköisesti jakautunut useisiin kerroksiin, ja 3 400 kilometrin (2 100 mailia) kivinen keskusta ympäröi kiteytyneen jään eri muodoista koostuvat kerrokset. Toimittamien todisteiden perusteella Cassini-Huygens Missio vuonna 2005, uskotaan, että Titanilla voi olla myös maanalainen valtameri, joka on maankuoren ja useiden syvempien korkeapaineisen jääkerrosten välissä.
Tämän maanalaisen valtameren uskotaan koostuvan vedestä ja ammoniakista, mikä mahdollistaa veden pysymisen nestemäisessä tilassa jopa 176 K (-97 °C) lämpötiloissa. Todisteet kuun pinnan ominaisuuksien systemaattisesta siirtymisestä (joka tapahtui lokakuun 2005 ja toukokuun 2007 välisenä aikana) viittaa siihen, että kuori on irrotettu sisäpuolelta – mahdollisesti nestekerroksella niiden välissä – sekä tapaan, jolla painovoimakenttä vaihtelee Titaanin mukaan. kiertää Saturnusta.
Kaavio Titanin sisäisestä rakenteesta täysin erilaistuneen tiheän valtameren mallin mukaan. Luotto: Wikipedia Commons/Kelvinsong
Titanin pinta on suhteellisen nuori - 100 miljoonan ja 1 miljardin vuoden ikäinen - huolimatta siitä, että se muodostui varhaisen aurinkokunnan aikana. Lisäksi se näyttää olevan suhteellisen tasainen, ja törmäyskraattereita on täytetty. Korkeusvaihtelu on myös pieni, vaihteluväli on hieman yli 150 metriä, mutta vuoren satunnainen korkeus 500 metrin ja 1 kilometrin välillä.
Tämän uskotaan johtuvan geologisista prosesseista, jotka ovat muokanneet Titanin pintaa ajan myötä. Esimerkiksi 150 km (93 mailia) pitkä, 30 km (19 mailia) leveä ja 1,5 km (0,93 mailia) korkea alue on istutettu eteläisellä pallonpuoliskolla, joka koostuu jäisestä materiaalista ja on metaanilumen peitossa. Tektonisten laattojen liike, mahdollisesti lähellä olevan törmäysaltaan vaikutuksesta, olisi voinut avata aukon, jonka läpi vuoren materiaali nousi.
Sitten on Sotra Patera , vuoristoketju, joka on 1000–1500 metriä (0,62 ja 0,93 mailia) korkea, jonka huipuissa on kraattereita, ja sen juurella virtaa jäätyneeltä näyttävä laava. Jos vulkanismia Titanilla todella on, hypoteesi on, että sen taustalla on energia, joka vapautuu vaipan radioaktiivisten elementtien hajoamisesta, Saturnuksen vaikutuksen aiheuttamasta vuoroveden taipumisesta tai mahdollisesti Titanin maanalaisten jääkerrosten vuorovaikutuksesta.
Vaihtoehtoinen teoria on, että Titan on geologisesti kuollut maailma ja että pintaa muovaavat iskukraatterien, virtaavan nesteen ja tuulen aiheuttaman eroosion, massahäviön ja muiden ulkoisesti motivoituneiden prosessien yhdistelmä. Tämän hypoteesin mukaan metaania eivät säteile tulivuoret, vaan se leviää hitaasti ulos Titanin kylmästä ja jäykästä sisusta.
Päivitetyt Titanin kartat, jotka perustuvat Cassinin kuvantamistieteen alajärjestelmään. Kiitokset: NASA/JPL/Space Science Institute
Muutamat Titanin pinnalta löydetyt törmäyskraatterit sisältävät 440 kilometriä (270 mailia) leveän kaksirengaisen törmäysaltaan nimeltä Menrva , joka on tunnistettavissa sen kirkkaan-tumman samankeskisen kuvion perusteella. Pienempi, 60 kilometriä (37 mailia) leveä, tasapohjainen kraatteri nimeltä Sinlap ja 30 km:n (19 mailin) kraatteri, jonka keskihuippu ja tumma pohja on nimeltään Ksa on myös havaittu.
Tutka- ja kiertoradan kuvantaminen on myös paljastanut joukon 'krateriformeja' pinnalla, pyöreitä piirteitä, jotka voivat liittyä törmäykseen. Näitä ovat 90 kilometriä (56 mailia) leveä rengas kirkkaasta, karkeasta materiaalista, joka tunnetaan nimellä Komea , jonka uskotaan olevan tumman tuulen puhaltaman sedimentin täyttämä törmäyskraatteri. Useita muita samanlaisia piirteitä on havaittu pimeässä Shangri-la ja Aarun alueille.
Kryovulkanismin olemassaolo on teoriassa myös sen tosiasian perusteella, että Titanin pinnalla ei ilmeisesti ole tarpeeksi nestemäistä metaania (katso alla) ilmakehän metaanin ottamiseksi huomioon. Toistaiseksi ainoat merkit kryovulkanismista ovat kuitenkin erityisen kirkkaat ja tummat pinnan piirteet sekä 200 metrin (660 jalkaa) laavavirtauksia muistuttavat rakenteet, jotka havaittiin alueella ns. Hotei Arcus .
Titanin pinnassa on myös juovia (alias ' hiekkadyynit ), joista osa on satojen kilometrien pituisia ja useita metrejä korkeita. Nämä näyttävät johtuvan voimakkaista vuorottelevista tuulista, jotka aiheutuvat Auringon ja Titanin tiheän ilmakehän vuorovaikutuksesta. Titanin pintaa leimaavat myös laajat kirkkaan ja tumman maaston alueet.
Tutkakuva Titanin dyynien riveistä. Kiitos: NASA/JPL-Caltech
Nämä sisältävät Xanadu , suuri, heijastava päiväntasaajan alue, jonka ensimmäisenä tunnisti Hubble-avaruusteleskooppi vuonna 1994 ja myöhemminCassiniavaruusalus. Tämä alue (joka on suunnilleen samankokoinen kuin Australia) on hyvin monimuotoinen, ja se on täynnä kukkuloita, laaksoja, kuiluja ja paikoin risteäviä tummia linjoja - mutkaisia topografisia piirteitä, jotka muistuttavat harjuja tai rakoja.
Nämä voivat olla osoitus tektonisesta aktiivisuudesta, mikä tarkoittaisi, että Xanadu on geologisesti nuori. Vaihtoehtoisesti linjat voivat olla nestemäisiä kanavia, mikä viittaa vanhaan maastoon, jonka virtausjärjestelmät ovat leikkaaneet. Muualla Titanissa on samankokoisia tummia alueita, joiden on paljastettu olevan vesijään ja orgaanisten yhdisteiden laikkuja, jotka tummuivat UV-säteilylle altistumisen seurauksena.
Metaanijärvet:
Titanissa on myös kuuluisia 'hiilivetymeriä', nestemäistä metaania ja muita hiilivetyyhdisteitä sisältäviä järviä. Monet näistä on havaittu lähellä napa-alueita, kuten Ontariojärvi . Tämän etelänavan lähellä olevan metaanijärven pinta-ala on 15 000 km² (jolloin se on 20 % pienempi kuin kaimansa Ontariojärvi) ja suurin syvyys 7 metriä (23 jalkaa).
Mutta suurin nestemäärä on Kraken Mare , metaanijärvi lähellä pohjoisnavaa. Pinta-alaltaan noin 400 000 km², se on suurempi kuin Kaspianmeri ja sen arvioidaan olevan 160 metriä syvä. Myös matalia kapillaariaaltoja (alias aaltoiluaallot), jotka ovat 1,5 senttimetriä korkeita ja jotka liikkuvat nopeudella 0,7 metriä sekunnissa, on havaittu.
Lähi-infrapunavalossa otettujen kuvien mosaiikki, jossa näkyy Titanin napameret (vasemmalla) ja tutkakuva Kraken Maresta (oikealla). Molemmat on otettu Cassini-avaruusaluksella. Kiitos: NASA/JPL
Sitten on Ligeia Mare , toiseksi suurin tunnettu nestekappale Titanilla, joka on yhteydessä Kraken Mareen ja sijaitsee myös lähellä pohjoisnavaa. Sen pinta-ala on noin 126 000 km² ja rantaviiva on yli 2000 km (1240 mailia) pitkä, joten se on suurempi kuin Lake Superior. Kuten Kraken Mare, se on saanut nimensä kreikkalaisesta mytologiasta; tässä tapauksessa yhden sireenin jälkeen.
Siellä NASA huomasi ensimmäisen kerran kirkkaan kohteen, jonka koko oli 260 km² (100 neliökilometriä) ja jonka he nimesivät. “Maaginen saari” . Tämä esine havaittiin ensimmäisen kerran heinäkuussa 2013, sitten katosi myöhemmin, mutta ilmaantui uudelleen (hieman muuttuneena) elokuussa 2014. Sen uskotaan johtuvan Titanin vuodenaikojen vaihtelusta, ja ehdotuksia siitä, mikä se voisi olla, vaihtelevat pinta-aalloista ja nousevista kuplista pinnan alla kelluviin kiinteisiin aineisiin.
Vaikka suurin osa järvistä on keskittynyt napojen lähelle (joissa alhainen auringonvalo estää haihtumista), useita hiilivetyjärviä on löydetty myös päiväntasaajan autiomaa-alueilta. Tämä sisältää yhden lähellä Huygensin laskeutumispaikkaa Shangri-lan alueella, joka on noin puolet Utahin Suuresta suolajärvestä. Kuten maan aavikkokeitaita, näitä päiväntasaajan järviä arvellaan ruokkivan maanalaisista pohjavesikerroksista.
Kaiken kaikkiaanCassiniTutkahavainnot ovat osoittaneet, että järvet peittävät vain muutaman prosentin pinnasta, mikä tekee Titanista paljon kuivemman kuin Maa. Luotain antoi kuitenkin myös vahvoja viitteitä siitä, että 100 km pinnan alla on huomattavaa nestemäistä vettä. Tietojen lisäanalyysi viittaa siihen, että tämä valtameri voi olla yhtä suolaista kuin Kuollut meri.
Aikaisemmilla ohilennoilla 'Magic Island' ei näkynyt lähellä Ligeia Maren rannikkoa (vasemmalla). Sitten, Cassinin 20. heinäkuuta 2013, ominaisuus ilmestyi ohi (oikealla). Kiitokset: NASA/JPL-Caltech/ASI/Cornell
Muut tutkimukset viittaavat siihen, että Titaanin metaanisateet (katso alla) voivat olla vuorovaikutuksessa maanalaisten jäisten materiaalien kanssa tuottaen etaania ja propaania, jotka voivat lopulta kulkeutua jokiin ja järviin.
Tunnelma:
Titan on aurinkokunnan ainoa kuu, jolla on merkittävä ilmakehä, ja ainoa kappale Maan lisäksi ilmakehä on typpirikas. Viimeaikaiset havainnot ovat osoittaneet, että Titanin ilmakehä on tiheämpi kuin Maan , jonka pintapaine on noin 1,469 KPa – 1,45 kertaa maapallon paine. Se on myös noin 1,19 kertaa niin massiivinen kuin Maan ilmakehä kokonaisuudessaan tai noin 7,3 kertaa massiivinen pinta-alaa kohden.
Ilmakehä koostuu läpinäkymättömistä sumukerroksista ja muista lähteistä, jotka estävät eniten näkyvän valon Auringosta ja peittävät sen pinnan piirteitä (samanlainen kuin Venus ). Titanin pienempi painovoima tarkoittaa myös, että sen ilmakehä on paljon laajempi kuin Maan. Stratosfäärissä ilmakehän koostumus on 98,4 % typpeä ja loput 1,6 % koostuu pääasiassa metaanista (1,4 %) ja vedystä (0,1–0,2 %).
Muita hiilivetyjä, kuten etaania, diasetyleeniä, metyyliasetyleeniä, asetyleeniä ja propaania, on pieniä määriä; sekä muut kaasut, kuten syaaniasetyleeni, syaanivety, hiilidioksidi, hiilimonoksidi, syaani, argon ja helium. Hiilivetyjen uskotaan muodostuvan Titanin yläilmakehässä reaktioissa, jotka johtuvat auringon ultraviolettivalon aiheuttamasta metaanin hajoamisesta, jolloin muodostuu paksu oranssi savusumu.
Auringosta tulevan energian olisi pitänyt muuttaa kaikki Titanin ilmakehän metaanin jäämät monimutkaisemmiksi hiilivedyiksi 50 miljoonassa vuodessa – lyhyt aika verrattuna aurinkokunnan ikään. Tämä viittaa siihen, että metaania on täydennettävä itse Titanissa tai sen sisällä olevalla säiliöllä. Ilmakehän metaanin perimmäinen alkuperä voi olla sen sisäosa, joka vapautuu purkauksista kryovulkaanit .
Väärä värikuva Titanin tunnelmasta. Kiitokset: NASA/JPL/Space Science Institute/ESA
Titanin pintalämpötila on noin 94 K (-179,2 °C), mikä johtuu siitä, että Titan vastaanottaa noin 1 % yhtä paljon auringonvaloa kuin Maa. Tässä lämpötilassa vesijäällä on äärimmäisen alhainen höyrynpaine, joten pieni vesihöyryn määrä näyttää rajoittuvan stratosfääriin. Kuu olisi paljon kylmempää, ellei ilmakehän metaani saa aikaan kasvihuoneilmiön Titanin pinnalle.
Sitä vastoin Titanin ilmakehän usva edistää kasvihuoneilmiön vastaista vaikutusta heijastamalla auringonvaloa takaisin avaruuteen, kumoamalla osan kasvihuoneilmiöstä ja tehden sen pinnasta huomattavasti kylmemmän kuin sen yläilmakehä. Lisäksi Titanin ilmakehä sataa ajoittain sen pinnalle nestemäistä metaania ja muita orgaanisia yhdisteitä.
NASAn tutkijat ovat spekuloineet Titanin ilmakehää simuloivien tutkimusten perusteella monimutkaiset orgaaniset molekyylit saattaa syntyä Titanilla (katso alla). Lisäksi propeeni – alias. Propyleeniä, joka on hiilivetyluokka – on myös löydetty Titanin ilmakehästä. Tämä on ensimmäinen kerta, kun propeenia on löydetty miltä tahansa muulta kuulta tai planeetalta kuin Maasta, ja sen uskotaan muodostuvan metaanin UV-fotolyysin syntyneistä rekombinoiduista radikaaleista.
Asuttavuus:
Titaanin uskotaan olevan prebioottinen ympäristö, jossa on runsaasti monimutkaista orgaanista kemiaa, ja mahdollinen maanalainen nestemäinen valtameri toimii bioottisena ympäristönä. Jatkuva Titanin ilmakehän tutkimus on saanut monet tutkijat teorioimaan, että olosuhteet siellä ovat samanlaisia kuin ikivanhalla maapallolla, lukuun ottamatta vesihöyryn puutetta.
Lukuisat kokeet ovat osoittaneet, että Titanin ilmakehän kaltainen ilmapiiri, johon on lisätty UV-säteilyä , voi aiheuttaa monimutkaisia molekyylejä ja polymeeriaineita, kuten toliinit . Lisäksi riippumaton tutkimus Arizonan yliopisto kertoi, että kun energiaa käytettiin Titanin ilmakehän kaltaisten kaasujen yhdistelmään, muodostui monia orgaanisia yhdisteitä. Näihin kuuluvat viisi nukleotidiemästä – DNA:n ja RNA:n rakennuspalikoita – sekä aminohapot, jotka ovat proteiinin rakennuspalikoita.
Useita laboratoriosimulaatioita on suoritettu, jotka ovat johtaneet ehdotukseen, että Titanissa on tarpeeksi orgaanista materiaalia kemiallisen evoluutioprosessin käynnistämiseksi, joka on analoginen sen kanssa, minkä uskotaan aloittaneen elämän täällä maan päällä. Vaikka tämä teoria olettaa veden läsnäolon, joka pysyisi nestemäisessä tilassa pidempiä havaittuja aikoja, orgaaninen elämä voisi teoriassa säilyä hengissä Titanin hypoteettisessa maanalaisessa valtameressä.
Aivan kuten Euroopassa ja muilla kuiilla, tämä elämä olisi todennäköisesti muodoltaan extremofiilit – organismit, jotka viihtyvät äärimmäisissä ympäristöissä. Lämmönsiirto sisä- ja ylempien kerrosten välillä olisi kriittistä kaiken maanalaisen valtameren elämän ylläpitämisessä, todennäköisimmin hydrotermiset tuuletusaukot sijaitsee valtameren ytimen rajalla. On myös tutkittu, että ilmakehän metaani ja typpi voivat olla biologista alkuperää.
On myös ehdotettu, että Titanin nestemäisen metaanijärvissä voisi olla elämää, aivan kuten maapallon organismit elävät vedessä. Tällaiset organismit hengittävät divetyä (H2) happikaasun (O2) sijaan, metaboloivat sen asetyleenillä glukoosin sijasta ja sitten hengittävät metaania hiilidioksidin sijasta. Vaikka kaikki maan elävät olennot käyttävät nestemäistä vettä liuottimena, arvellaan, että elämä Titanilla voisi itse asiassa elää nestemäisissä hiilivedyissä.
Tämän hypoteesin testaamiseksi on rakennettu useita kokeita ja malleja. Esimerkiksi ilmakehän mallit ovat osoittaneet sen molekyylivetyä on runsaammin ilmakehän yläkerrassa ja katoaa lähelle pintaa – mikä on yhdenmukaista metanogeenisten elämänmuotojen mahdollisuuden kanssa. Toinen tutkimus on osoittanut, että niitä on alhaiset asetyleenipitoisuudet Titanin pinnalla, mikä on myös linjassa hiilivetyjä kuluttavien organismien hypoteesin kanssa.
Vuonna 2015 kemian insinöörien tiimi klo Cornellin yliopisto meni jopa rakentamaan hypoteettisen solukalvon, joka kykeni toimimaan nestemäisessä metaanissa olosuhteissa, jotka ovat samankaltaisia kuin Titanilla. Tällä solulla, joka koostuu pienistä hiiltä, vetyä ja typpeä sisältävistä molekyyleistä, sanottiin olevan sama stabiilisuus ja joustavuus kuin solukalvoilla maan päällä. Tätä hypoteettista solukalvoa kutsuttiin 'atsotosomiksi' ('atsotien' yhdistelmä, ranskaksi typpi ja 'liposomi').
Kuitenkin, NASA on mennyt ennätykseen väittäen, että nämä teoriat ovat täysin hypoteettisia. Lisäksi on korostettu, että muut teoriat siitä, miksi vety- ja asetyleenitasot ovat alhaisempia lähempänä pintaa, ovat uskottavampia. Näitä ovat toistaiseksi tunnistamattomat fysikaaliset tai kemialliset prosessit – kuten hiilivetyjä tai vetyä vastaanottava pintakatalysaattori – tai puutteita nykyisissä materiaalivirtamalleissa.
Lisäksi elämä Titanilla kohtaisi valtavia esteitä verrattuna elämään maan päällä - mikä tekisi analogiasta maapallon kanssa ongelmallista. Ensinnäkin Titan on liian kaukana auringosta, ja sen ilmakehästä puuttuu hiilimonoksidia (CO), mikä johtaa siihen, että se ei pidä tarpeeksi lämpöä tai energiaa käynnistääkseen biologisia prosesseja. Lisäksi vettä on vain Titanin pinnalla kiinteässä muodossa.
Joten vaikka prebioottiset olosuhteet, jotka liittyvät orgaaniseen kemiaan, ovat olemassa Titanissa, elämä itse ei välttämättä. Näiden olosuhteiden olemassaolo on kuitenkin edelleen kiehtova aihe tutkijoiden keskuudessa. Ja koska sen ilmakehän uskotaan olevan samanlainen kuin Maan kaukaisessa menneisyydessä, Titanin tutkiminen voisi auttaa ymmärtämään maanpäällisen biosfäärin varhaista historiaa.
Tutkimus:
Titaania ei voida havaita ilman instrumenttien apua, ja se on usein vaikeaa amatööritähtitieteilijöille Saturnuksen loistavan maapallon ja rengasjärjestelmän aiheuttamien häiriöiden vuoksi. Ja jopa tehokkaiden kaukoputkien kehittämisen jälkeen Titanin tiheä, sumuinen ilmapiiri teki pinnan havainnoinnin erittäin vaikeaksi. Tästä syystä sekä Titanin että sen pinnan piirteiden havainnot ennen avaruusaikaa olivat rajalliset.
Ensimmäinen luotain, joka vieraili Saturnuksen järjestelmässä, oli Pioneer 11 vuonna 1979, joka otti kuvia Titanista ja Saturnuksesta yhdessä ja paljasti, että Titan oli luultavasti liian kylmä tukemaan elämää. Molemmat tutkivat Titania vuosina 1980 ja 1981 Matkustaminen 1 ja 2 avaruusluotaimet. Sillä aikaaMatkustaminen 2onnistui ottamaan tilannekuvia Titanista sen matkalla Uranukselle ja NeptunukselleMatkustaminen 1onnistui tekemään lennon ja ottamaan kuvia ja lukemia.
Tämä sisälsi lukemat Titanin tiheydestä, koostumuksesta ja ilmakehän lämpötilasta sekä tarkka mittaus Titanin massasta. Ilmakehän sameus esti pinnan suoran kuvantamisen; vaikka vuonna 2004 läpi otettujen kuvien intensiivinen digitaalinen käsittelyMatkustaminen 1Oranssi suodatin paljasti vihjeitä vaaleista ja tummista piirteistä, jotka tunnetaan nykyään Xanadu- ja Shangri-la-nimillä.
Voyager 2 -valokuva Titanista, otettu 23. elokuuta 1981, jossa näkyy joitain yksityiskohtia tämän Saturnuksen kuun pilvijärjestelmistä. Kiitos: NASA/JPL
Siitä huolimatta suuri osa Titania ympäröivästä mysteeristä ei alkaisi hälventää ennen kuinCassini-HuygensMissio – NASAn ja Euroopan avaruusjärjestön (ESA) yhteinen projekti, joka on nimetty Saturnuksen kuuista suurimmat löydöt tehneiden tähtitieteilijöiden kunniaksi. Avaruusalus saavutti Saturnuksen 1. heinäkuuta 2004 ja aloitti Titanin pinnan kartoituksen tutkalla.
TheCassiniluotain lensi Titanilla 26. lokakuuta 2004 ja otti kaikkien aikojen korkeimman resoluution kuvia Titanin pinnasta ja havaitsi valon ja pimeyden laikkuja, jotka muutoin eivät olleet ihmissilmälle näkyviä. Titanin monien läheisten ohilentojen aikana,Cassinionnistui havaitsemaan runsaat nestelähteet pinnalla pohjoisen napa-alueella monien järvien ja merien muodossa.
The Huygens luotain laskeutui Titaniin 14. tammikuuta 2005, mikä teki Titanista kaukaisimman kappaleen Maasta, jonka pinnalle on laskeutunut avaruusluotain. Tutkimustensa aikana se havaitsi, että monet pinnan piirteet näyttävät olleen nesteiden muodostamia jossain vaiheessa menneisyydessä.
Laskeutumisen jälkeen aivan itäisin kärki valoisa alue nyt kutsutaan Adiri , luotain kuvasi vaaleita kukkuloita, joissa tummia 'jokia' virtasi alas tummalle tasangolle. Nykyinen teoria on, että nämä kukkulat (alias 'ylängöt') koostuvat pääasiassa vesijäästä ja että tummia orgaanisia yhdisteitä – jotka syntyvät yläilmakehässä – voivat tulla alas Titanin ilmakehästä metaanisateen mukana ja kertyä tasangoille ajan myötä. .
Taiteilijakuva Huygensin laskeutumisesta Titanille. Luotto: ESA
Huygens sai myös valokuvia tummasta tasangosta, joka oli peitetty pienillä kivillä ja kivillä (koostuivat vesijäästä), jotka osoittivat eroosiota ja/tai virtausaktiivisuutta. Pinta on alun perin odotettua tummempi, ja se koostuu veden ja hiilivetyjään seoksesta. Kuvissa näkyvä 'maaperä' tulkitaan yllä olevan hiilivetysumun sateeksi.
Viime vuosina on tehty useita ehdotuksia robottiavaruusluotaimen palauttamiseksi Titaniin. Näitä ovat mm Titan Saturn System -tehtävä (TSSM) – NASA:n ja ESAn yhteinen ehdotus Saturnuksen kuuiden tutkimiseksi – jossa kuvitellaan kuumailmapallon kelluvan Titanin ilmakehässä ja tekevän tutkimusta kuuden kuukauden ajan.
Vuonna 2009 ilmoitettiin, että TSSM hävisi kilpailevalle konseptille, joka tunnetaan nimellä Europa Jupiter System Missio (EJSM) – NASAn ja ESAn yhteinen tehtävä, joka koostuu kahden luotain lähettämisestä Europaan ja Ganymedeen tutkimaan niiden mahdollista asumiskelpoisuutta.
Siellä oli myös ehdotus, joka tunnettiin nimellä Titan Mare Explorer (TiME), käsite, jota NASA harkitsee yhdessä Lockheed Martinin kanssa. Tämä tehtävä käsittäisi edullisen laskeutujan roiskumisen Titanin pohjoisella pallonpuoliskolla sijaitsevaan järveen ja kelluisi järven pinnalla 3–6 kuukauden ajan. NASA ilmoitti kuitenkin vuonna 2012 kannattavansa halvempaa InSight Sen sijaan Mars-laskeutuja, joka on tarkoitus lähettää Marsiin vuonna 2016.
Toista tehtävää Titaniin ehdotti vuoden 2012 alussa Idahon yliopiston tutkija Jason Barnes. Tunnetaan nimellä Ilma-ajoneuvo paikan päällä ja ilmassa tapahtuvaan Titan-tiedusteluun (AVIATR), tämä miehittämätön lentokone (tai drone) lentää Titanin ilmakehän läpi ja otti pinnasta teräväpiirtokuvia. NASA ei hyväksynyt pyydettyä 715 miljoonaa dollaria tuolloin, ja projektin tulevaisuus on epävarma.
Toinen järven laskeutumishanke, joka tunnetaan nimellä Titan Lake In situ -näytteenotto propelled Explorer (TALISE) ehdottivat loppuvuodesta 2012 espanjalainen yksityinen suunnittelutoimisto SENER ja Centro de Astrobiología Madridissa. Suurin ero tämän ja TiME-luotaimen välillä on se, että TALISE-konsepti sisältää oman propulsiojärjestelmän, joten se ei rajoittuisi vain ajelehtimiseen järvellä sen roiskuessa.
Vastauksena NASAn vuoden 2010 löytöilmoitukseen, konsepti tunnetaan nimellä Matka Enceladukseen ja Titaniin (JET) ehdotettiin. Tämä Caltechin ja JPL:n kehittämä tehtävä koostuisi edullisesta astrobiologisesta kiertoradalla, joka lähetettäisiin Saturnuksen järjestelmään arvioimaan Enceladuksen ja Titanin asumispotentiaalia.
Vuonna 2015 NASAn Innovatiiviset edistyneet konseptit (NIAC) palkittiin a Vaiheen II apuraha ehdotettuun robottisukellusveneeseen konseptin tutkimiseksi ja kehittämiseksi. Tämä sukellusveneen tutkija, jos se sijoitetaan Titaniin, tutkii Kraken Maren syvyyksiä tutkiakseen sen rakennetta ja mahdollisuuksia elämän tukemiseen.
Kolonisaatio:
Saturnuksen kolonisaatiolla on lukuisia etuja verrattuna muihin aurinkokunnan kaasujättiläisiin. Mukaan Tri Robert Zubrin – amerikkalainen ilmailu-insinööri, kirjailija ja Marsin tutkimuksen puolestapuhuja – näitä ovat sen suhteellinen läheisyys Maahan, sen alhainen säteily ja erinomainen kuujärjestelmä. Zubrin on myös todennut, että Titan on näistä kuiista tärkein, kun on kyse tukikohdan rakentamisesta järjestelmän resurssien kehittämiseksi.
Taiteilijan näkemys NASAn ja ESAn suunnittelemasta mahdollisesta Titan-'kelluksesta'. Luotto: bisbos.com
Ensinnäkin Titanilla on runsaasti kaikkia elämän ylläpitämiseen tarvittavia alkuaineita, kuten ilmakehän typpeä ja metaania, nestemäistä metaania sekä nestemäistä vettä ja ammoniakkia. Vettä voitaisiin helposti käyttää hengittävän hapen tuottamiseen, ja typpi on ihanteellinen puskurikaasuna luomaan paineistettu, hengittävä ilmapiiri. Lisäksi typpeä, metaania ja ammoniakkia voitaisiin käyttää lannoitteiden valmistukseen elintarvikkeiden viljelyyn.
Lisäksi Titanin ilmanpaine on puolitoista kertaa Maan paine, mikä tarkoittaa, että laskeutumisalusten ja elinympäristöjen sisäilman paine voidaan asettaa samaksi tai lähelle ulkopainetta. Tämä vähentäisi merkittävästi laskeutuvien alusten ja elinympäristöjen rakennesuunnittelun vaikeutta ja monimutkaisuutta verrattuna matalapaineisiin tai nollapaineisiin ympäristöihin, kuten kuu , maaliskuuta , tai Asteroidi vyöhyke .
Paksu ilmakehä tekee myös säteilystä ongelmattoman, toisin kuin muut planeetat tai Jupiterin kuut. Ja vaikka Titanin ilmakehä sisältää syttyviä yhdisteitä, ne muodostavat vaaran vain, jos niihin sekoitetaan riittävästi happea - muuten palamista ei voida saavuttaa tai ylläpitää. Lopuksi, erittäin korkea ilmakehän tiheyden ja pintapainovoiman suhde pienentää myös suuresti siipien kärkiväliä, joka tarvitaan lentokoneen nostovoiman ylläpitämiseen.
Tämän lisäksi Titan asettaa monia haasteita ihmisen kolonisaatiolle. Ensinnäkin kuun pintapainovoima on 0,138 g, mikä on hieman pienempi kuin Kuun painovoima. Tämän pitkän aikavälin vaikutusten hallitseminen on haaste, ja mitä ne vaikutukset olisivat (etenkin Titanilla syntyneille lapsille), ei tällä hetkellä tiedetä. Ne sisältävät kuitenkin luuntiheyden vähenemisen, lihasten heikkenemisen ja immuunijärjestelmän heikkenemisen.
Taiteilijan mielikuva tulevista siirtolaisista, jotka lentävät Ligeia Maren yli Titanilla. Luotto: Erik Wernquist/erikwernquist.com
Titanin lämpötila on myös huomattavasti alhaisempi kuin maan päällä, ja keskilämpötila on 94 K (-179 °C tai -290,2 °F). Yhdessä kohonneen ilmanpaineen kanssa lämpötilat vaihtelevat hyvin vähän ajan myötä ja paikallisesta toiseen. Toisin kuin tyhjiössä, korkea ilmakehän tiheys tekee lämpöeristyksestä merkittävän teknisen ongelman. Siitä huolimatta, verrattuna muihin kolonisaatiotapauksiin, ihmisen läsnäolon luomiseen Titanilla liittyvät ongelmat ovat suhteellisen ylitettävissä.
Titan on kuu, joka on mysteerin peitossa, sekä kirjaimellisesti että metaforisesti. Viime aikoihin asti emme pystyneet erottamaan, mitä salaisuuksia siinä oli, koska sen ilmapiiri oli yksinkertaisesti liian paksu nähdäksemme sen alle. Viime vuosina olemme kuitenkin onnistuneet vetää käärinliin pois ja saamaan paremman kuvan kuun pinnasta. Mutta monella tapaa tämän tekeminen on vain hämmentänyt tätä maailmaa ympäröivän mysteerin tunteen.
Ehkä jonain päivänä lähetämme astronautit Titaniin ja löydämme sieltä elämänmuotoja, jotka muuttavat täysin käsityksemme siitä, mitä elämä on ja missä se voi kukoistaa. Ehkä löydämme vain extremofiilejä, elämänmuotoja, jotka elävät sen sisämeren syvimmissä osissa hydortermisten aukkojen ympärillä, koska nämä paikat ovat ainoa paikka Titanilla, jossa elämänmuotoja voi esiintyä.
Ehkä jopa asutamme Titanin jonain päivänä ja käytämme sitä tukikohtana aurinkokunnan lisätutkimukselle ja luonnonvarojen talteenotolle. Sitten voimme oppia tuntemaan nautinnot, joita saamme katsella taivaalla olevaa rengastettua planeettaa purjehtiessamme metaanijärvellä, auringon utuisen valon tihkuessa alas kylmille hiilivetymerille. Ei voi kuin toivoa ja haaveilla!
Meillä on monia mielenkiintoisia artikkeleita Titanista täällä Universe Today -sivustolla. Tässä on joitain Titanin tunnelma , se on mystistä hiekkadyynit , ja kuinka voimme tutkia sitä a robottipurjevene .
Lisätietoja Titanin metaanijärvistä saat tästä artikkelista Titaanin pohjoisnapa , ja tämä noin Kraken Mare .
Tässä NASAn Cassini-tehtävä Saturnukseen ja Titaaniin, ja tässä ESAn versio .
Olemme nauhoittaneet kaksi Astronomy Cast -jaksoa, jotka koskevat Saturnusta. Ensimmäinen on Jakso 59: Saturnus , ja toinen on Jakso 61: Saturnuksen kuut .