Атмосфера титана


Спутник Сатурна Титан – один из самых загадочных и интересных миров, расположенных буквально по соседству с нами. Вообще, наша Солнечная система настолько разнообразна и содержит настолько отличающиеся друг от друга собственные миры, что здесь можно встретить самые причудливые условия и явления. Лавовые озера и водяные вулканы, моря из метана и чуть ли не сверхзвуковые ураганы – всё это есть буквально по соседству.

Наши ближайшие соседи гораздо интереснее, чем принято думать. И сейчас вы узнаете об одном из них – спутнике Сатурна по имени Титан. Это удивительное место, не похожее ни на одно другое.

Интересные факты о спутнике Сатурна Титане

Титан – уникальное место, не имеющее аналогов в Солнечной системе.

  • Титан – крупнейший спутник Сатурна и второй по размеру спутник в Солнечной системе вообще после Ганимеда – спутника Юпитера. Он больше Луны и даже Меркурия, который является самостоятельной планетой.
  • Титан тяжелее Луны на 80%, и вообще его масса составляет 95% от массы всех спутников Сатурна.

  • Титан имеет очень плотную атмосферу, чем не может похвастать ни один другой спутник, и даже не каждая планета. Например, у Меркурия её практически нет, а у Марса гораздо разреженнее. Даже земная атмосфера по плотности ей сильно уступает – давление у поверхности там в 1.5 раза больше земного, а толщина атмосферы в 10 раз больше.
  • Атмосфера Титана состоит из метана и азота и совершенно непрозрачна из-за облаков в верхних слоях. Поверхность через неё увидеть нельзя.
  • На поверхности Титана текут реки и есть озера и даже моря. Но состоят они не из воды, а из жидкого метана и этана. То есть этот спутник Сатурна сплошь покрыт углеводородами.
  • В 2005 году на Титан совершил посадку зонд «Гюйгенс», который был доставлен туда аппаратом «Кассини». Зонд не только сделал первые фотографии поверхности во время спуска, но и передал запись шума ветра.
  • У Титана нет своего магнитного поля.
  • Небо Титана имеет желто-оранжевый цвет.
  • На Титане постоянно дуют ветры и часто случаются ураганы, особенно бурное движение происходит в верхних слоях атмосферы.
  • Дожди на Титане из метана.
  • Температура на поверхности – около -180 градусов по Цельсию.
  • Под поверхностью Титана есть океан из воды с примесями аммиака. Поверхность преимущественно состоит из водяного льда.
  • На Титане есть криовулканы, которые извергаются водой и жидкими углеводородами.
  • Титан – перспективное место для поиска внеземной жизни, хотя бы в виде бактерий.
  • Титан геологически активен.

Такой вот спутник Сатурна – бурлящий, кипящий и извергающийся, где вместо воды в основном углеводороды, хотя и воды тоже вполне достаточно. Так что не случайно ученые предполагают, что там может зародиться и некая примитивная жизнь – все компоненты для этого там есть, да и условия имеются вполне комфортные, пусть и не на самой поверхности.

Титан хоть и не планета, но это самое похожее на Землю место в Солнечной системе. Атмосфера, реки, вулканы, вода – все это там есть, хотя и в несколько ином качестве.

Открытие Титана

Спутник Сатурна Титан был открыт 25 марта 1655 года Христианом Гюйгенсом, голландским астрономом, математиком и физиком. Он имел самодельный 57-мм телескоп с увеличением около 50 крат. Вооружившись им, Гюйгенс наблюдал планеты, и у Сатурна обнаружил некое тело, которое за 16 дней делало полный оборот вокруг планеты.

До июня Гюйгенс наблюдал за этим странным объектом, пока кольца Сатурна не оказались в наименьшем раскрытии и не стали мешать наблюдениям. Тогда ученый убедился, что это спутник Сатурна, и подсчитал период его обращения – 16 дней и 4 часа. Назвал он его просто – Saturni Luna, то есть «Луна Сатурна». После открытия Галилеем спутников Юпитера это было второе открытие спутника у другой планеты с помощью телескопа.

Современное название спутник получил, когда Джон Гершель в 1847 году предложил все спутники Сатурна назвать именами сеттер и братьев бога Сатурна, а их к тому времени было известно семь.

В 1907 году Комас Сола, испанский астроном, наблюдал явление, когда центральная часть его диска становится ярче, чем края. Это послужило доказательством наличия на Титане атмосферы. В 1944 году Джерард Койпер с помощью спектрометра установил, что его атмосфера содержит метан.

Размеры и орбита Титана


Диаметр Титана – 5152 км, то есть 0.4 земных. По размеру это второй спутник после Ганимеда во всей Солнечной системе. До полета «Вояджера-1» диаметр его считался 5550 км, то есть больше Ганимеда, и Титан считался рекордсменом. Однако оказалось, что ошибка возникала из-за очень толстой и непрозрачной атмосферы, и реальный размер самого спутника оказался несколько меньше.

Титан больше Луны на 50% и тяжелее её на 80%. Сила тяжести на нем – 1/7 земной. Состоит он примерно поровну из льда и скальной породы. Примерно такое же строение имеют Европа, Каллисто, Ганимед.

Титан – достаточно крупный объект, поэтому имеет горячее ядро и проявляет геологическую активность. Однако происхождение этого спутника пока непонятно. Остается открытым вопрос, был ли он захвачен Сатурном извне или сразу образовался на орбите из газопылевого облака. Так как он сильно отличается от прочих спутников Сатурна, оставляя им на всех всего 5% массы, то теория захвата вполне может быть верной.

Радиус орбиты Титана – 1 221 870 километров. Он находится далеко за границей самого внешнего кольца. Благодаря такому удалению от планеты этот спутник отлично виден даже в небольшой телескоп. Полный оборот он совершает за 15 дней 22 часа и 41 минуту – Гюйгенс немного ошибся в своих расчетах, хотя и подсчитал довольно точно при его простейших средствах наблюдений.

Атмосфера Титана


Чем замечателен Титан, так это своей шикарной атмосферой, которой позавидовали бы многие планеты земного типа, кроме разве что Венеры. Толщина её 400 км, что десятикратно превышает земную, а давление у поверхности —  1.5 земных атмосферы. Марс бы точно обзавидовался!

В верхних слоях дуют мощные ветры, случаются сильные ураганы, однако возле самой поверхности ощущается всего лишь слабый ветерок. Чем выше, тем ветра сильнее, они совпадают с направлением вращения спутника. Выше 120 км очень сильная турбулентность. Но на высоте 80 км царит полный штиль – здесь некая зона затишья, куда не проникает ветер из нижних областей, и бури, расположенные выше. Возможно, на этой высоте разнонаправленные потоки воздуха компенсируют и гасят друг друга, хотя точно природа этого явления пока не выяснена.

На Титане идет дождь или снег из метана или этана из метановых и этановых облаков.

Однако состав воздуха там совсем не радует – 95% азота, а остальное в основном метан. Кстати, лишь на Земле и на Титане атмосфера состоит преимущественно из азота! В верхних слоях в метане под действием Солнца происходят процесс фотолиза и образуется смог из углеводородов, который мы видим в виде плотной облачной завесы. Это не позволяет видеть поверхность Титана.


Происхождение столь обширной атмосферы пока неясно, однако наиболее правдоподобной версией представляется активная бомбардировка Титана кометами на заре образования, 4 миллиарда лет назад. При столкновении кометы с поверхностью, богатой аммиаком, под действием огромного давления и температуры выделяется большое количество азота. Ученые подсчитали утечку атмосферы и пришли к выводу, что первоначальная атмосфера была в 30 раз тяжелее нынешней! А ведь она и сейчас очень даже не хилая.

Верхние слои атмосферы подвергаются действию солнечного света, ультрафиолета и радиации. Поэтому там постоянно происходят процессы расщепления молекул метана на различные углеводородные радикалы и ионы. Также происходит ионизация азота. В результате эти химически активные элементы постоянно образуют новые органические соединения азота и углерода, в том числе и очень сложные. Прямо какая-то биофабрика! Именно благодаря этим органическим соединениям атмосфера Титана выглядит желтой.

По расчетам, весь метан в атмосфере таким образом был бы теоретически израсходован за 50 миллионов лет. Однако спутник существует миллиарды лет и метана в его атмосфере меньше не становится. Это значит, что его запасы все время пополняются, возможно благодаря вулканической деятельности. Есть также теории, что метан могут выделять особые бактерии.

Поверхность Титана

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.

Кратеров на поверхности Титана найдено немного, всего 7. Дело в том, что этот спутник обладает мощной атмосферой, которая спасает от небольших метеоритов. А если падают большие, то кратер довольно быстро засыпается разными осадками, обрушивается, размывается… В общем, погода делает свое дело, и довольно быстро от огромного кратера остается лишь аккуратная впадина. Да и большая часть поверхности Татана пока представляется белым пятном, изучена лишь небольшая её часть.

По экватору Титан опоясан любопытным образованием, которое ученые поначалу принимали за метановое море. Однако оказалось, что это дюны из углеводородной пыли, которая выпала в виде осадков или была принесена ветром с других широт. Эти дюны располагаются параллельно и вытянуты на сотни километров.


Строение Титана

Все сведения о внутреннем строении Титана основаны на расчетах и наблюдениях за различными процессами на нем. Внутри него находится твердое силикатное ядро диаметром 3400 км – состоит оно из обычных скальных пород. Выше него расположен слой очень плотного водяного льда. Затем идет слой жидкой воды с примесью аммиака и еще один ледяной – собственно поверхность спутника. Верхний слой, кроме льда, содержит и скальные породы и все, что выпадает в виде осадков.

Сатурн своим мощным притяжением оказывает сильное воздействие на Титан. Приливные силы «корежат» его и вызывают разогрев ядра и движение разных слоев. Поэтому на Титане наблюдается и вулканическая деятельность – там обнаружены криовулканы, которые извергаются не лавой, а водой и жидкими углеводородами.

Подповерхностный океан

Самое любопытное на Титане – возможное наличие подповерхностного океана – того самого водного слоя, который находится между поверхностью и ядром. Если он на самом деле есть, то сплошь охватывает весь спутник. Согласно расчетам, вода в нем содержит около 10% аммиака, который служит антифризом и снижает температуру замерзания воды, поэтому она там должна находиться в жидком виде. Также в воде может содержаться некоторое количество разных солей, как в земной морской воде.


Согласно данным, собранным «Кассини», такой подповерхностный океан должен существовать на самом деле, но расположен он на глубине около 100 км от поверхности. Также есть данные, что в воде содержатся большие количества солей натрия, калия и серы, и вода эта очень соленая. Поэтому вряд ли в ней возможна какая-либо жизнь. Однако этот вопрос продолжает волновать ученых и вызывает большой интерес. Благодаря этому Титан стал одним из приоритетных объектов для будущих исследований, как и Европа, спутник Юпитера, где также имеется подповерхностный океан. Ученым очень хочется проникнуть вглубь и посмотреть, что там в этих океанах есть, особенно поискать какие-нибудь формы жизни.

Жизнь на Титане

Хотя подповерхностный океан, скорее всего, слишком соленое и жестокое место для зарождения жизни, однако ученые не исключают, что на этом спутнике она все-таки может быть. Титан чрезвычайно богат углеводородами, причем там постоянно происходят разные химические процессы с их участием, постоянно образуются новые молекулы довольно сложных органических веществ. Поэтому зарождение простейшей жизни нельзя исключать.

Несмотря на довольно суровые условия, это вполне могло произойти в метановых и этановых озерах. Эти жидкости вполне могут заменить воду, а их химическая агрессивность даже ниже, чем у воды, и белки и нуклеиновые кислоты могут быть даже стабильнее, чем земные.


Вообще условия на Титане похожи на условия, которые были на Земле на этапе её зарождения, кроме чрезвычайно низких температур. Поэтому там вполне может произойти то, что произошло когда-то на Земле.

Замечено одно любопытное явление. Была гипотеза, что простейшие формы жизни на Титане вполне могли бы питаться молекулами ацетилена, а дышать водородом, выделяя метан. Так вот – согласно исследованиям «Кассини» у поверхности Титана практически нет ацетилена, а водород тоже куда-то исчезает. Это факт, но объяснения ему пока нет, и это вполне может быть результат наличия неких микроорганизмов. Так же факт, что атмосфера Титана постоянно подпитывается метаном, хотя солнечным ветром его немало сдувается в космос. Криовулканы – один из его источников, озера и моря – другой, а может, микроорганизмы тоже принимают участие в этом? На Земле ведь именно они преобразовали атмосферу и насытили её кислородом. Так что все это весьма любопытно и ждет дальнейших исследований.

И еще – когда Солнце станет красным гигантом, а это произойдет через 6 миллиардов лет, Земля погибнет. А вот на Титане станет теплее, и вот тогда этот спутник примет эстафету Земли. Пройдут миллионы лет, и там смогут развиться не только простейшие, но и сложные формы жизни.

Наблюдение спутника Сатурна Титана


Наблюдение Титана сложностей не вызывает. Это самый яркий из спутников Сатурна, однако невооруженным глазом его не увидеть. Но его вполне можно заметить в бинокль 7х50, хотя это и не так просто – яркость его около 9m.

В телескоп, даже 60-мм, Титан обнаружить очень просто. В более мощные инструменты он виден совершенно отчетливо на большом расстоянии от Сатурна. Например, в рефрактор Sky-Watcher 909 хорошо виден не только Титан, но некоторые другие, более мелкие спутники Сатурна, окружающие его, словно рой. Конечно, диск его в небольшой инструмент увидеть не удастся. Для этого нужны апертуры более 200 мм. Если имеется телескоп с апертурой 250-300 мм, то можно наблюдать и прохождение тени Титана по диску планеты.

Источник: astro-world.ru

Астрономы нашли подтверждение модели химического состава газов в атмосфере спутника Сатурна Титана, которая учитывает галактические космические лучи в качестве отдельного фактора. Высокоэнергетические частицы отличаются по проникающей способности от ультрафиолета и магнитосферных электронов, что проявляется в образовании молекул со смещенным соотношением изотопов азота. Результаты были получены при анализе вспомогательных архивных данных, а проведение специальных наблюдений позволит лучше разобраться с протекающими в оболочке одного из крупнейших спутников в Солнечной системе реакциями, пишут авторы в препринте на сервере arXiv.org.

Титан — самый большой спутник Сатурна, который также занимает второе место по размеру среди всех спутников планет в Солнечной системе, уступая Ганимеду всего два процента. Этот объект характеризуется атмосферой с очень сложным составом, в которой наблюдается множество органических соединений. Из-за этого Титан часто рассматривается как одной из наиболее перспективных с точки зрения поисков примитивной внеземной жизни мест.

Титан также может быть интересен сугубо с технической точки зрения в качестве опорного источника. Например, массив субмиллиметровых телескопов ALMA использует его для калибровки. Это необходимо, так как в рабочем диапазоне длин волн этой установки расположено множество линий поглощения простых молекул, например воды. Чтобы минимизировать их эффект, ALMA расположена в высокогорной пустыне в Чили, но и тут погодные условия меняются. Для оценки их влияния телескопы регулярно наводятся на изученные объекты с известной яркостью, такие как Титан. В результате в архивных данных ALMA хранится множество измерений Титана, которые были получены в рамках вспомогательных наблюдений.

Японские астрономы при участии Такахиро Иино (Takahiro Iino) из Токийского университета использовали калибровочные наблюдения Титана для изучения состава его атмосферы. Конкретно ученых интересовало соотношение изотопов азота в молекулах ацетонитрила CH3CN, которое оказалось на уровне 125, что говорит о действии дополнительного фактора, так как избыток азота-14 над азотом-15 в молекулах цианистого водорода HCN и цианоацетилена HC3N находится на значительно меньшем уровне — около 80.

Наиболее распространенным соединением азота в атмосфере Титана является цианистый водород. По современным представлениям множество других соединений возникает в результате реакций, которые инициируются атомами азота, появляющимися в результате диссоциации молекул N2. Ученые выделяют три возможных воздействия, способных вызвать разрушение молекулы: ультрафиолетовое излучение, магнитосферные электроны и галактические космические лучи.

Реакции, ответственные за синтез различных азотсодержащих молекул, могут зависеть от условий. В частности, модели предсказывают, что промежуточным веществом для появления ацетонитрила является соединение CH2CN, которое образуется при реакции атомарного азота только с радикалами C2H3, а не с наиболее распространенным CH3. Из-за этого данные реакции должны протекать только при высоком давлении на относительно небольшом расстоянии от поверхности Титана. Однако так глубоко в атмосферу не проникают ни ультрафиолетовые фотоны, ни разогнанные магнитным полем электроны.

Параметры фотодиссоциации могут зависеть от изотопного состава: ультафиолет плохо разрушает содержащие азот-14 молекулы в верхних слоях, в то время как электроны делают это в десять раз эффективнее; в то же время молекулы с азотом-15 намного чаще распадаются при взаимодействии с фотонами. В отличие от этих взаимодействий галактические космические лучи не различают изотопы и действуют на все одинаково. Получается, что на больших высотах, где ультрафиолет оказывается основным фактором, все азотсодержащие молекулы должны быть в одинаковой степени обогащены по редкому изотопу, а на глубинах, куда могут проникнуть только космические лучи, редкого изотопа должно быть меньше.

В результате для ацетонитрила, цианистого водорода и цианоацетилена предсказывается одинаковое отношение изотопов на уровне в 80 на больших высотах, но только для ацетонитрила, который синтезируется глубоко в атмосфере, оно должно увеличиваться до примерно 120 на расстоянии около 200 километров от поверхности. Для цианистого водорода и цианоацетилена измерения уже были проведены и они согласуются с предсказаниями.

Концентрации молекул ацетонитрила испытывают существенные временные и пространственные колебания в атмосфере Титана, из-за чего соотношение изотопов в них можно надежно установить только на основе информации, собранной одновременно для молекул с разными изотопами. Японские ученые смогли обнаружить в калибровочных данных ALMA линии, соответствующие вращательным переходам CH3CN и CH3C15N, которые были порождены молекулами на высотах от 160 до 400 километров. Анализ показал, что азот-14 встречается в этих соединения в 125 раз чаще, чем азот-15, однако остаются высокие ошибки от +145 до −44, связанные с недостаточным качеством данных.

Астрономы отмечают, что проведение специальных наблюдений Титана позволит получить намного более точные результаты. Это позволит проверить другие предсказания моделей, такие как высокие градиенты соотношения изотопов и бимодальность их распределения в молекулах. Также космические лучи считаются важным фактором для химии и других небесных тел, например, Нептуна. Подобные явления могут оказаться весьма распространенными во Вселенной.

Ранее ученые составили первую геоморфологическую карту Титана, объяснили исчезающие острова Титана и назвали самосборку протоклеточных мембран на Титане невозможной.

Тимур Кешелава

Источник: nplus1.ru

По ряду сходных признаков в регистрируемых на Земле спектрах отражения к Урану и Нептуну примыкает самый большой спутник Сатурна — Титан. За последнее время его атмосфера, открытая еще в начале этого столетия испанским астрономом К.Сола, привлекала очень большое внимание. В 40-х годах XX века известный американский астроном Д. Койпер подтвердил наличие атмосферы на Титане, обнаружив полосы поглощения метана в его спектре, а еще позднее было сообщено об отождествлении слабых квадрупольных линий молекулярного водорода. Что обусловливает нерезонансное поглощение, пропорциональное квадрату давления газа. Это привело к предположению о наличии у Титана довольно плотной газовой оболочки.

Этот феномен можно было бы объяснить, если опять же допустить, что Титан обладает плотной атмосферой, в которой основная непрозрачность создается в диапазоне длин волн около 20 мкм. Тогда измеряемая на этих длинах волн температура будет относиться к излучающему слою, расположенному на определенной высоте в атмосфере, а температура у поверхности вследствие парникового эффекта может достигать почти 200 К. Другими словами, климатические условия на Титане могли бы оказаться сравнительно благоприятными, почти такими же, как на Марсе!

Длительное время дискутировался вопрос о том, какой агент может быть ответственным за высокую непрозрачность атмосферы. Метан не обладает сильными полосами поглощения в области длиннее 7,7 мкм. Что касается молекулярного водорода, то его потребное количество должно было бы соответствовать давлению у поверхности не менее 0,5 атм, и вряд ли тело такой массы, как Титан, могло удержать столько водорода, а его постоянный интенсивный подвод в атмосферу маловероятен. Более приемлемым казалось предположение, что уходящее излучение экранируется за счет индуцированного поглощения молекулярного водорода при давлении порядка 1 атм. Столь высокое давление могло бы создаваться, например, неоном или азотом, при относительно небольшом содержании водорода. Космически распространенный неон мог сохраниться со стадии аккумуляции, а азот образоваться за счет фотолиза аммиака.

Однако реальность этой гипотезы сильно уменьшилась после того, как сам факт обнаружения водорода в спектрах Титана был поставлен под сомнение. Поэтому продолжали рассматриваться две модели: неплотной атмосферы с давлением у поверхности ~20 мбар и плотной атмосферы с давлением у поверхности около 1 атм. Основной атмосферной компонентой считался метан. Между тем приемлемого объяснения возможного повышения температуры нижней атмосферы по-прежнему найдено не было.

Исходя из представлений о возможном образовании углеводородов под действием ультрафиолетового излучения на поверхности или в слое облаков, предпринимались попытки объяснить природу красноватой окраски Титана: его альбедо в красной части спектра столь же велико, как у Марса или Ио, и, вообще говоря, может обусловливаться поверхностью или атмосферой. Присутствие в спектре довольно размытых, трудно выделяемых признаков поглощения, присущих, в отличие от газов, отражению от твердых тел, казалось бы, не исключает такой возможности. Однако ряд особенностей в структуре полос метана и результаты измерений зависимости степени поляризации отраженного излучения от фазового угла определенно свидетельствовали о том, что, подобно Юпитеру и Сатурну, отражающий материал скорее всего является аэрозолем, сосредоточенным в облаках.

Результаты оптических и радиоизмерений параметров атмосферы Титана при пролете «Вояджера-1» существенно прояснили все эти вопросы. Оказалось, что атмосфера Титана на 90% атмосфера состоит из азота и, вероятно, содержит также до 10 % первичного аргона, а относительное содержание метана всего около 1 %; есть также немного аммиака, цианистый водород, этан, этилен и ацетилен.

Облака и аэрозольная дымка плотной пеленой закрывают Титан и не дают возможности увидеть его поверхность. Облака состоят почти целиком из капелек жидкого метана. Интересно, что при сопоставимых значениях поверхностного давления атмосфера Титана почти вдесятеро массивнее земной, что объясняется различием ускорений силы тяжести на этих телах.

Плотная азотная атмосфера в какой-то мере роднит Титан с Землей. Но сходство, возможно, этим не ограничивается. Высказывалось предположение, что метан мог бы играть на Титане ту же роль, что вода на Земле: находясь на поверхности в жидком состоянии, он, испаряясь и конденсируясь в атмосфере, образует облака, из которых вновь выпадает на поверхность в виде метанового дождя. Такой круговорот метана должен был бы определяющим образом влиять на метеорологию этого во многих отношениях уникального небесного тела.

Однако справедливость столь интересного предположения была поставлена под сомнение анализом измеренных высотных профилей температуры, так как не было обнаружено сколько-нибудь заметного отклонения от сухоадиабатического градиента в подоблачной атмосфере. Соответственно под вопросом оказалось и предположение о метановом океане, покрывающем поверхность Титана, хотя при названных выше значениях температуры и давления метан должен находиться на поверхности в жидком состоянии. Разрешить данное противоречие можно, если принять во внимание, что в результате фотохимического процесса в атмосфере метан легко превращается в этан, также остающийся жидким при существующих на поверхности условиях. Гипотеза об этановом океане, высказанная Дж. Люнайном с сотрудниками и независимо С. Дермоттом и К. Саганом, кажется довольно привлекательной, В этом океане могли бы быть растворены другие атмосферные компоненты, прежде всего азот и метан (предполагаемый состав: 70% этана, 25% метана и 5% азота), а на его дне накапливаться в виде осадков более тяжелые органические соединения, первоначально образующиеся в атмосфере. Некоторые исследователи склонны считать их «замороженными» аналогами первичных органических комплексов на Земле. Данная гипотеза выглядит значительно более обоснованной по сравнению с упоминавшимися представлениями о «густой органической массе» на поверхности. Тем не менее только прямой эксперимент позволит получить окончательный ответ, и не случайно Титан рассматривается сейчас как один из наиболее привлекательных объектов для будущих космических исследований.

Очень немного пока есть данных для того, чтобы ответить на вопрос, обладает ли атмосферой Плутон. Спектральные и спектрофотометрические измерения не показали следов поглощения метана в газовой фазе (который мог бы находиться в виде насыщающих паров в равновесии с поверхностным льдом) или каких-либо других атмосферных составляющих. Естественным образом это можно объяснить чрезвычайно низкой температурой на поверхности Плутона, которая ниже температуры конденсации большинства газов. Пожалуй, единственный газ, который мог быть удержан на Плутоне и не испытать конденсации,— это неон, Однако такое предположение маловероятно, поскольку он обладает небольшой атомной массой и не может быть удержан на небесном теле столь малой массы. Аналогичная ситуация, очевидно, характерна для еще одного относительно крупного тела на периферии Солнечной системы — спутника Нептуна Тритона. Как и на Плутоне, на нем не обнаружено заметных следов атмосферы, что можно объяснить прежде всего за счет вымерзания газа, которое в условиях слабой инсоляции и отсутствия внутренних источников тепла становится определяющим.

В семействе галилеевых спутников основным механизмом, контролирующим наличие атмосферы при более высоких температурах на поверхности, служит диссипация (убегание) атомов и молекул в космос. Экспериментально, путем наземных наблюдений и по измерениям с космических аппаратов «Пионер», была обнаружена атмосфера у Ио с давлением у поверхности около 10~5 мбар и существование тороидального облака плазмы вдоль его орбиты. С учетом интенсивной диссипации для удержания даже такой разреженной атмосферы требуется постоянный подвод газов, источник которого стал ясен только после открытия на Ио активного вулканизма. В ультрафиолетовых спектрах плазменного тора этого спутника были отождествлены ионы серы и кислорода, что не оставляет сомнения в их вулканическом происхождении. Над отдельными теплыми районами поверхности, отождествляемыми с очагами вулканической деятельности, обнаружена менее разреженная атмосфера, состоящая из диоксида серы (SO2). На при летающих холодных участках поверхности содержание SO2 резко падает, т. е. он вымерзает на поверхности, а атмосфера коллапсирует, становясь экзосферой.

Подобных источников поступления газов в атмосферу нет на других телах данного семейства. Поэтому только на самом крупном Ганимеде предполагалось существование древней атмосферы с давлением у поверхности даже более высоким, чем у Ио. Отсутствие обнаружимых атмосфер на таких почти одинаковых по размерам телах, как Плутон, Тритон, Европа и тем более на Ганимеде или Каллисто и в то же время наличие атмосферы на Титане представляет собой один из любопытных феноменов в Солнечной системе, ждущих своего объяснения.

Источник: www.astronautica.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.