TITAN (SATELIT): ZNAČILNOSTI, SESTAVA, ORBITA, GIBANJE - ARTE - 2026

Titan je eden izmed satelitov planeta Saturn in največji od vseh. Njegova površina je ledena, večja je od živega srebra in ima najgostejšo atmosfero vseh satelitov v osončju.

Z Zemlje je Titan viden s pomočjo daljnogleda ali teleskopov. Christian Huygens (1629-1695), nizozemski astronom, je leta 1655 prvič opazil satelit s teleskopom. Huygens ga ni imenoval Titan, ampak preprosto Luna Saturni, kar je latinsko za "luna Saturna."

Slika 1. Titan, ki kroži okoli Saturna. Slika posnetka so Cassini. Vir: NASA.

Ime Titan, ki izhaja iz grške mitologije, je sredi 19. stoletja predlagal John Herschel (1792-1871), sin Williama Herschela. Titani so bili bratje Cronosa, očeta Grkov, enakovrednega Saturnu Rimljanov.

Tako vesoljske misije, izvedene v zadnji polovici 20. stoletja, in opazovanja vesoljskega teleskopa Hubble so močno povečala znanje o tem satelitu, ki je sam po sebi fascinanten svet.

Za začetek se na Titanu pojavljajo meteorološki pojavi, podobni tistim na Zemlji, kot so vetrovi, izhlapevanje in dež. Toda s temeljno razliko: na Titanu igra metan v njih pomembno vlogo, saj je ta snov del ozračja in površine.

Poleg tega, ker ima nagibna os vrtenja, Titan uživa v letnih časih, čeprav je trajanje drugačno od Zemljinega.

Zaradi tega in tudi zato, ker ima svojo atmosfero in veliko velikost, Titan včasih opisujejo kot miniaturni planet in znanstveniki so se osredotočili na to, da ga bolje spoznajo, da vedo, ali je prisoten ali je sposoben živeti življenje.

Splošne značilnosti

Velikost

Titan je drugi največji satelit, drugi je le Ganymede, velika luna Jupitra. Po velikosti je večji od živega srebra, saj je majhen planet premer 4879,4 km, Titan pa premer 5149,5 km.

Slika 2. Primerjava velikosti med Zemljo, Luno in Titanom, spodaj levo. Vir: Wikimedia Commons. Apollo 17 Slika celotne Zemlje: Nasina teleskopska slika polne lune: Gregory H. Revera Slika Titana: NASA / JPL / Space Science Institute / Public domain

Vendar ima Titan v svoji sestavi velik odstotek ledu. Znanstveniki to vedo skozi njegovo gostoto.

Gostota

Za izračun gostote telesa je treba poznati tako njegovo maso kot prostornino. Maso Titana je mogoče določiti s tretjim zakonom Keplerja, pa tudi s podatki, ki jih posredujejo vesoljske misije.

Izkazalo se je, da je gostota Titana 1,9 g / cm ³ , kar je precej pod gostoto skalnih planetov. To samo pomeni, da ima Titan v svoji sestavi velik odstotek ledu - ne le vode, led so lahko tudi druge snovi.

Atmosfera

Satelit ima gosto atmosfero, nekaj redkega v osončju. To ozračje vsebuje metan, vendar je glavna sestavina dušik, tako kot Zemljina atmosfera.

V njej ni vode, niti ogljikovega dioksida, vendar so prisotni drugi ogljikovodiki, ker sončna svetloba reagira z metanom, kar povzroča nastanek drugih spojin, kot sta acetilen in etan.

Brez magnetnega polja

Kar zadeva magnetizem, Titanu primanjkuje lastnega magnetnega polja. Ker je na robu Saturnovih sevalnih pasov, mnogi visoko energijski delci še vedno dosežejo površino Titana in tam razgradijo molekule.

Hipotetični popotnik, ki prihaja na Titan, bi ugotovil, da sta površinska temperatura približno -179,5 ºC in atmosferski tlak, ki je bil morda neprijeten: pol in večkratno vrednost zemeljskega tlaka na ravni morja.

Dež

Na Titanu dežuje, ker metan kondenzira v atmosferi, čeprav ta dež pogosto ne doseže tal, saj delno izhlapi, preden ga doseže.

Povzetek glavnih fizičnih lastnosti Titana

Sestava

Planetarni znanstveniki sklepajo, da je gostota Titana, kar je približno dvakrat večja od vode, da je satelit napol skala in pol ledu.

V kamninah so železo in silikati, led pa ni ves voden, čeprav se pod zamrznjeno plastjo skorje nahaja mešanica vode in amoniaka. Na Titanu je kisik, ki pa je v podzemlju vezan na vodo.

V notranjosti Titana, tako kot na Zemlji in drugih telesih sončnega sistema, obstajajo radioaktivni elementi, ki proizvajajo toploto, ko razpadajo v druge elemente.

Pomembno je omeniti, da je temperatura na Titanu blizu trojne točke metana, kar kaže na to, da lahko ta spojina obstaja kot trdna snov, tekočina ali plin, ki ima enako vlogo kot voda na Zemlji.

To je potrdila sonda Cassini, ki se je uspela spustiti na površino satelita, kjer je našla vzorce izhlapevanja te spojine. Prav tako je zaznal regije, v katerih se radijski valovi šibko odražajo, podobno kot se odražajo v jezerih in oceanih na Zemlji.

Ta temna območja v radijskih slikah kažejo na prisotnost teles tekočega metana, širokega med 3 in 70 km, čeprav je za dokončno podporo temu dejstvu potrebno več dokazov.

Vzdušje na Titanu

Nizozemski astronom Gerard Kuiper (1905-1973) je leta 1944 potrdil, da ima Titan svoje ozračje, zahvaljujoč temu, da ima satelit značilno oranžno rjavo barvo, ki jo lahko vidimo na slikah.

Pozneje so po podatkih, ki jih je v začetku osemdesetih let poslala misija Voyager, ugotovili, da je to ozračje precej gosto, čeprav zaradi oddaljenosti prejme manj sončnega sevanja.

Prav tako ima plast smoga, ki zaduši površino in v kateri so suspenzije ogljikovodični delci.

V zgornjem ozračju Titana se razvijejo vetrovi do 400 km / h, čeprav se približuje površju, je panorama nekoliko bolj umirjena.

Atmosferski plini

Glede na njegovo sestavo atmosferski plini sestavljajo 94% dušika in 1,6% metana. Preostali sestavni deli so ogljikovodiki. To je najbolj značilna lastnost, saj razen Zemljine atmosfere noben drug v osončju ne vsebuje dušika v takšni količini.

Metan je toplogredni plin, katerega prisotnost preprečuje, da bi se Titanova temperatura še naprej spustila. Vendar je najbolj oddaljena plast, sestavljena iz široko razpršenih plinov, odsevna in preprečuje učinek tople grede.

Ogljikovodiki

Med ogljikovodiki, opaženimi na Titanu, je akrilonitril osupljiv, s koncentracijo do 2,8 dela na milijon (ppm), zaznan s spektroskopskimi tehnikami.

Je spojina, ki se široko uporablja pri izdelavi plastike in po mnenju znanstvenikov lahko ustvari strukture, podobne celičnim membranam.

Čeprav je bil akrilonitril sprva odkrit v zgornjih plasteh Titanove atmosfere, verjamemo, da lahko dobro doseže površino, kondenzira v spodnjih atmosferskih plasteh in nato obori z dežjem.

Poleg akrilonitrila na Titanu obstajajo tolini ali tolini, radovedne spojine organske narave, ki se pojavijo, ko ultravijolična svetloba drobi metan in ločuje molekule dušika.

Rezultat so te bolj zapletene spojine, za katere se domneva, da obstajajo na zgodnji Zemlji. Odkrili so jih na ledenih svetovih zunaj asteroidnega pasu in raziskovalci jih lahko proizvedejo v laboratoriju.

Takšne ugotovitve so zelo zanimive, čeprav pogoji satelita niso primerni za kopensko življenje, zlasti zaradi ekstremnih temperatur.

Kako opazovati Titan

Titan je z Zemlje viden kot majhna svetloba okoli velikanskega Saturna, vendar je potrebna pomoč instrumentov, kot so daljnogled ali teleskop.

Kljub temu ni mogoče opaziti veliko podrobnosti, saj Titan ne sveti toliko kot Galilejski sateliti (veliki sateliti Jupiter).

Poleg tega velika velikost in svetlost Saturna včasih lahko skrijeta prisotnost satelita, zato je treba iskati trenutke največje razdalje med obema, da ločimo satelit.

Orbita

Titan traja skoraj 16 dni, da se vrti okoli Saturna in takšno vrtenje je sinhrono s planetom, kar pomeni, da ima vedno isti obraz.

Ta pojav je zelo pogost med sateliti v sončnem sistemu. Naša Luna je na primer tudi v sinhronem vrtenju z Zemljo.

Slika 3. Orbita Titana, poudarjena v rdeči barvi, skupaj s Saturnovimi glavnimi sateliti: Hyperion in Iapetus sta najbolj Titan, medtem ko so najbolj notranji v vrstnem redu: Rhea, Diona, Tethys, Enceladus in Mimas . Vir: Wikimedia Commons. ! Izvirnik: Ruševinski pileVektor: Mysid. / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

To je posledica plimnih sil, ki ne dvigujejo le tekočih mas, kar je učinek, ki je najbolj cenjen na Zemlji. Prav tako so sposobni dvigovati skorjo in kriviti planete in satelite.

Sile plimovanja počasi upočasnjujejo hitrost satelita, dokler orbitalna hitrost ni enaka vrtilni hitrosti.

Vrtljivo gibanje

Titanovo sinhrono vrtenje pomeni, da je njegovo obdobje vrtenja okoli osi enako kot orbitalno obdobje, torej približno 16 dni.

Na Titanu obstajajo postaje zaradi nagiba osi vrtenja pri 26 ° od ekliptike. Toda za razliko od Zemlje bi vsaka trajala približno 7,4 leta.

Sonda Cassini je leta 2006 na Titanovem severnem polu prikazala slike, ki prikazujejo dež (iz metana), dogodek, ki bo pomenil začetek poletja na satelitu na severni polobli, kjer naj bi obstajala metanska jezera.

Zaradi dežja bi jezera rasla, medtem ko bi se na južni polobli približno ob istem času zagotovo posušilo.

Notranja struktura

Spodnja shema prikazuje Titanovo večplastno notranjo strukturo, ki je bila zgrajena z združevanjem dokazov, zbranih z opazovanj Zemlje, in tistim iz misij Voyager in Cassini:

-Črtev, sestavljen iz vode in silikatov, čeprav se obravnava tudi možnost bolj notranjega skalnatega jedra, ki temelji na silikatih.

-Različne plasti ledu in tekoče vode z amonijakom

-Najkrajša skorja ledu.

Slika 4. Notranja zgradba Titana po teoretičnih modelih. Vir: Wikimedia Commons. Kelvinsong / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0).

Diagram prikazuje tudi gosto atmosfersko plast, ki prekriva površino, v kateri izstopa plast organskih spojin omenjenega tolonskega tipa in na koncu še bolj zunanja in ranljiva plast smoga.

geologija

Sonda Cassini, ki je leta 2005 pristala na Titanu, je satelit raziskovala z infrardečimi kamerami in radarjem, ki so sposobni prodreti v gosto atmosfero. Slike prikazujejo raznoliko geologijo.

Čeprav je Titan nastajal skupaj s preostalimi člani osončja pred nekaj več kot 4,5 milijarde let, je njegova površina precej novejša, po ocenah približno 100 milijonov let. To je mogoče zaradi velike geološke aktivnosti.

Slike razkrivajo ledene hribe in gladke površine temnejše barve.

Kraterjev je malo, saj jih geološka aktivnost izbriše kmalu po oblikovanju. Nekateri znanstveniki so izjavili, da je površina Titana podobna puščavi v Arizoni, čeprav mesto kamenja zavzema led.

Na mestu spuščanja sonde so našli nežno zaobljene slemene lede, kot da jih je že davno oblikovala tekočina.

Obstajajo tudi hribi, obloženi s kanali, ki se rahlo spuščajo navzdol do ravnice in zgoraj opisanih metanskih jezer ter otokov. Ta jezera so prva stabilna tekoča telesa, ki jih najdemo na mestu zunaj same Zemlje in se nahajajo v bližini polov.

Slika 5. Slika Titana, ki jo je posnela sonda Huygens na 10 km nadmorske višine. Vir: ESA / NASA / JPL / Univerza v Arizoni / Javna domena.

Olajšanje na Titanu na splošno ni zelo izrazito. Najvišje gore dosegajo približno en ali dva kilometra višine, kažejo altimetrični podatki.

Poleg teh lastnosti na Titanu obstajajo sipine, ki jih povzročajo plime, ki na površini satelita ustvarjajo močan veter.

V resnici se vsi ti pojavi pojavljajo na Zemlji, vendar na povsem drugačen način, saj je na Titanu metan zasedel mesto vode, poleg tega pa je tudi veliko bolj od Sonca.

Reference

1. Eales, S. 2009. Planeti in planetarni sistemi. Wiley-Blackwell.
2. Kutner, M. 2003. Astronomija: fizična perspektiva. Cambridge University Press.
3. NASA Inštitut za astrobiologijo. NASA ugotovi, da Luna Saturn vsebuje kemikalije, ki bi lahko tvorile "membrane". Pridobljeno od: nai.nasa.gov.
4. NASA Inštitut za astrobiologijo. Kaj na svetu so tolini ?. Pridobljeno: planetar.org.
5. Pasachoff, J. 2007. Kozmos: Astronomija v novem tisočletju. Tretja izdaja. Thomson-Brooks / Cole.
6. Semena, M. 2011. Osončje. Sedma izdaja. Cengage Learning.
7. Science Daily. Dokazi o spreminjanju letnih časov, dežju na Saturnovi luni Titanov severni pol. Pridobljeno: sciencedaily.com.
8. Wikipedija. Titan (luna). Pridobljeno: en.wikipedia.org.