Секреты Титана: Джеймс Уэбб разглядел атмосферу спутника Сатурна

В 1655 году голландский астроном Кристиан Гюйгенс обнаружил необычное небесное тело вблизи Сатурна – одну из 82 лун газового гиганта. Титан, второй по величине спутник Солнечной системы, по размеру уступает лишь спутнику Юпитера Ганимеду и в отличие от других скалистых миров нашей звездной системы (за исключением Земли) может похвастаться активным круговоротом жидкости. В этом далеком странном мире есть реки, озера и моря, заполненные жидким метаном, а суша состоит из водяного льда. Плотная атмосфера, окутывающая Титан, усеяна облаками метана, а температура на поверхности спутника в среднем составляет -179 градусов Цельсия. Ученые полагают, что атмосфера Титана может быть похожа на раннюю атмосферу Земли. Изучая Титан, исследователи надеются найти подсказки о том, как молодая Земля превратилась в планету, на которой смогла зародиться жизнь. Недавно свой взор на таинственную луну Сатурна обратил космический телескоп Джеймс Уэбб, заглянув сквозь плотную, богатую метаном и азотом атмосферу этого мира.

Основное различие между Землей и Титаном заключается в том, что моря Титана состоят из метана и этана, а не из воды.

Особенный спутник

С орбиты Титан кажется невзрачным и больше напоминает Сатурн, а не каменистый мир, которым является на самом деле. Эта жемчужина нашей звездной системы давно привлекает внимание астрономов. Огромное расстояние от Солнца в сочетании с рассеянной, туманной атмосферой означает, что человеку на Титане пришлось бы несладко – солнечная радиация практически не нагревает луну, из-за чего химические реакции на ней протекают гораздо медленнее, чем на Земле.

Титан – единственная луна в Солнечной системе с плотной атмосферой

Для ученых Титан подобен путешествию в прошлой нашей родной планеты, которое может дать представление о примитивной атмосфере Земли. Все потому, что спутник Сатурна буквально наводнен углеводородами, которые образуют необходимые для жизни строительные блоки аминокислот и белков.

Немаловажно и то, что Титан и Земля – единственные тела в Солнечной системе, атмосфера которых состоит в основном из азота. При этом на титане есть облака, реки и океаны, которые вместо воды состоят из этана (C2H6) и метана (CH4).

Так как поверхность этого спутника намного холоднее, чем в самых холодных точках земной поверхности, метан и этан испаряются из озер и рек в атмосферу, где конденсируются в жидкость и выпадают обратно в виде дождя, создавая реки, впадающие в озера этого странного мира. И хотя космические аппараты «Вояджер» не смогли заглянуть сквозь плотную атмосферу этой луны, они показали, что Титан – одно из самых интересных мест в Солнечной системе, а источник туманных метановых облаков по-прежнему остается загадкой.

В основном атмосфера Титана состоит из молекулярного азота (98,4%) и метана (1,6%),

Атмосфера на Титане и его климат практически полностью повторяют земные. Как удалось установить астрономам, метановые ливни и штормы формируют поверхность Титана так же, как вода на Земле формирует скалистую поверхность. Более того, на этой луне есть времена года – каждый сезон длится примерно 7,5 земных лет, а полный оборот вокруг Солнца Сатурн делает один раз за три десятка лет.

Облака в атмосфере Титана

Проанализировав десятки тысяч изображений поверхности Титана, сделанных аппаратом Кассини, исследователи предположили, что облака могли образовываться из подземных резервуаров метана – так называемых «ледяных вулканов». Однако изучив половину поверхности спутника ученые пришли к выводу о том, что на Титане нет вулканической активности: «Каждый раз, когда мы делаем открытия на Титане, он становится все более и более загадочным», – отмечают астрономы.

Напомним, что миссия NASA Кассини изучала Сатурн на протяжении 13 лет, совершив в общей сложности 127 облетов Титана на различных расстояниях и «рассмотрев» поверхность с помощью инфракрасной камеры. Кульминацией миссии стал спуск аппарата Европейского космического агентства «Гюйгенс», который прошел через атмосферу Титана, приземлившись на его поверхность 14 января 2005 года.

Благодаря предыдущим наблюдениям, в том числе миссии Кассини, исследователи предположили, что в атмосфере Титана есть облака (и не ошиблись)

Данные, которые отправил на Землю «Гюйгенс», показали, что под поверхностью Титана находится океан соленой жидкой воды, а значит и условия благоприятные для микробной жизни, – говорится на официальном сайте космического агентства.

Поскольку атмосфера Титана является своего рода лабораторией для изучения органической химии, астрономы предполагают, что в ней могут находиться «биологически интересные» соединения. Но несмотря на длительную историю изучения этого холодного мира, знаний о процессах, управляющих атмосферой Титана, по-прежнему мало. Все потому, что она пронизана плотной фотохимической дымкой, рассеивающей свет и заглянуть внутрь смог только новейший космический телескоп Джеймс Уэбб.

Новые снимки Титана

Иинфракрасное «зрение» Уэбба как нельзя лучше позволяет изучить атмосферу Титана, его погодные условия и состав. Через несколько месяцев после запуска обсерватории, Уэбб приступил к полноценной работе, предоставив изображения не только самых отдаленных объектов в наблюдаемой Вселенной, но и нашей Солнечной системы. Так, получив первые снимки Титана, ученые рассмотрели большие облака с каждой из сторон луны Сатурна.

Снимки Титана камерой NIRCam телескопа Джеймса Уэбба в разном цвете от 4 ноября 2022 г. Слева — фильтр 2,12 микрон для нижних слоев атмосферы. Справа — составное изображение четырех инфракрасных фильтров. Фото: NASA/ESA/CSA/STScI.

Эти снимки, помимо прочего, знаменуют захватывающий момент в изучении погоды на других планетах, предоставляя полезную информацию для запланированной миссии NASA Dragonfly, главная задача которой – поиск жизни на Титане. Полученные данные призваны помочь ученым составить карту химических соединений в нижних слоях атмосферы Титана, включая яркое пятно над южным полюсом спутника.

Это интересно
Несмотря на имеющиеся сходства, Земля и Титан следовали разными эволюционными путями, получив уникальные атмосферы и поверхности, богатые органикой. По этой причине ряд исследователей называют эту луну "ненормальной версией Земли".


Согласно недавнему заявлению космического агентства, в мае 2023 года Уэбб направит свой «взор» на Титан, используя Mid-Infrared Instrument (MIRI), инструмент инфракрасного диапазона для исследования сложных молекул газов в атмосфере. С его помощью ученые приблизятся к понимаю химического состава туманной атмосферы. Наблюдения за Титаном особенно важны в период затишья между исследовательскими миссиями, а полученные Уэббом данные позволяют изучать спутник Сатурна с 20 различных точек обзора.

Фото Титана, полученные прибором NIRCam.

Опубликовано на сайте: 2022-12-18