Đối với hạng mục các nhà khoa học nhiệt tình quan tâm đến sự tồn tại của thế giới ngoài trái đất thích hợp để khám phá, cụm từ nổi tiếng: "Có sự sống trên Sao Hỏa, có sự sống trên Sao Hỏa", đã không còn liên quan đến ngày nay. Hóa ra, có những thế giới trong Hệ Mặt Trời thú vị hơn ở khía cạnh này so với Hành tinh Đỏ. Một ví dụ sinh động về điều này là vệ tinh lớn nhất Saturn, Titan. Hóa ra cơ thể trên trời này rất giống với hành tinh của chúng ta. Thông tin mà các nhà khoa học có được ngày hôm nay cho phép sự tồn tại của một phiên bản khoa học rằng sự sống trên vệ tinh Satan trên Titan là khá thực tế.
Điều gì là thú vị cho Titan đất?
Sau khi một người đàn ông trong nhiều thập kỷ cố gắng không thành công để tìm thấy một thế giới trong hệ mặt trời của chúng ta, ít nhất giống với Trái đất của chúng ta từ xa, thông tin về Titan đã mang đến hy vọng trong cộng đồng khoa học. Các nhà khoa học đã bắt đầu quan tâm đến thiên thể này, bắt đầu từ năm 2005, khi một tàu thăm dò Huygens tự động hạ cánh trên bề mặt của một trong những vệ tinh lớn nhất của Hệ Mặt trời. Trong 72 phút tiếp theo, máy ảnh và video trên tàu của tàu vũ trụ truyền đến Trái đất một bức ảnh về bề mặt của vật thể này và các tài liệu video khác về thế giới xa xôi này. Ngay cả trong một thời gian giới hạn như vậy được phân bổ cho nghiên cứu công cụ của một vệ tinh ở xa, các nhà khoa học đã có thể thu được một lượng thông tin đầy đủ.
Hạ cánh trên bề mặt Titan được thực hiện trong khuôn khổ chương trình quốc tế "Cassini-Huygens", nhằm mục đích nghiên cứu Sao Thổ và các vệ tinh của nó. Ra mắt vào năm 1997, trạm liên hành tinh tự động Cassini là sự phát triển chung của ESA và NASA để nghiên cứu chi tiết về Sao Thổ và khu vực xung quanh của hành tinh này. Sau 7 năm bay qua các phần mở rộng của hệ mặt trời, nhà ga đã chuyển tàu thăm dò không gian Huygens cho Titan. Thiết bị độc đáo này là thành quả của công việc chung của các chuyên gia từ NASA và cơ quan vũ trụ Ý, nhóm nghiên cứu đã đặt hy vọng lớn vào chuyến bay này.
Kết quả mà các nhà khoa học thu được từ trạm làm việc "Cassini" và từ ban thăm dò "Huygens" hóa ra là vô giá. Mặc dù thực tế là vệ tinh xa xôi xuất hiện trước mắt những người trái đất như một vương quốc băng im lặng khổng lồ, nhưng nghiên cứu chi tiết tiếp theo về bề mặt của vật thể đã thay đổi nhận thức về Titan. Trong các bức ảnh thu được bằng đầu dò Huygens, có thể tháo rời bề mặt của vệ tinh Sao Thổ, chủ yếu bao gồm băng nước rắn và các lớp trầm tích có tính chất hữu cơ, đến từng chi tiết nhỏ nhất. Hóa ra bầu không khí dày đặc và không thể xuyên thủng của một vệ tinh ở xa có thành phần gần giống như phong bì khí-khí trên mặt đất.
Trong tương lai, các nhà khoa học Titan đã ném một phần thưởng nghiêm trọng khác. Lần đầu tiên trong lịch sử khám phá và nghiên cứu về không gian ngoài trái đất bên ngoài Trái đất, chất lỏng có cùng bản chất trên hành tinh Trái đất trong những năm đầu tồn tại đã được tìm thấy. Sự nhẹ nhõm của thiên thể bổ sung cho đại dương rộng lớn, nhiều hồ và biển. Tất cả điều này cho lý do để tin rằng chúng ta đang đối phó với một thiên thể, có thể là một ốc đảo khác của sự sống trong hệ mặt trời của chúng ta. Các nghiên cứu về thành phần của khí quyển và môi trường lỏng của vệ tinh Sao Thổ cho thấy sự hiện diện của các chất thiết yếu cho sự sống của các sinh vật. Người ta cho rằng trong những điều kiện nhất định trong quá trình nghiên cứu thiên thể này, các sinh vật sống có thể được phát hiện trên Titan.
Về vấn đề này, nghiên cứu tiếp theo về vệ tinh lớn nhất của Sao Thổ trở nên có liên quan. Có khả năng cao là cùng với Sao Hỏa, Titan có thể trở thành ngôi nhà vũ trụ thứ hai cho nền văn minh của loài người.
Quan điểm học thuật về Titan
Kích thước của Titan cho phép nó ở cùng với các hành tinh của hệ mặt trời. Thiên thể này có đường kính 5152 km, lớn hơn đường kính của Sao Thủy (4879 km) và nhỏ hơn một chút so với Sao Hỏa (6779 km). Khối lượng của Titan là 1,3452 · 1023 kg, ít hơn 45 lần so với khối lượng của hành tinh chúng ta. Về khối lượng của vệ tinh Sao Thổ là thứ hai trong hệ mặt trời, sau vệ tinh của Sao Mộc - Ganymede.
Mặc dù có kích thước và trọng lượng ấn tượng, Titan có mật độ thấp, chỉ 1,8798 g / cm³. Để so sánh, mật độ của hành tinh mẹ Sao Thổ chỉ là 687 k / m3. Các nhà khoa học đã xác định được trường hấp dẫn yếu từ vệ tinh. Lực hút trên bề mặt Titan yếu hơn 7 lần so với các thông số trên trái đất và gia tốc trọng lực cũng giống như trên Mặt trăng - 1,88 m / s2 so với 1,62 m / s2.
Một tính năng đặc trưng là vị trí của Titan trong không gian. Vệ tinh lớn nhất của Sao Thổ quay xung quanh hành tinh mẹ của nó theo quỹ đạo hình elip với tốc độ 5,5 km / s, nằm ngoài khu vực của các vành đai Sao Thổ. Khoảng cách trung bình từ Titan đến bề mặt Sao Thổ là 1, 222 triệu km. Toàn bộ hệ thống này nằm ở khoảng cách 1 tỷ 427 triệu km từ Mặt trời, dài hơn 9,5 lần so với khoảng cách giữa ánh sáng trung tâm của chúng ta và Trái đất.
Giống như vệ tinh của chúng ta, "Mặt trăng của Sao Thổ" luôn bị quay về một phía. Điều này được gây ra bởi sự đồng bộ của vòng quay của vệ tinh quanh trục của chính nó với chu kỳ quỹ đạo của Titan quanh hành tinh mẹ. Một cuộc cách mạng hoàn chỉnh xung quanh Sao Thổ, vệ tinh lớn nhất của nó tạo ra trong 15 ngày Trái đất. Do thực tế là Sao Thổ và các vệ tinh của nó có góc nghiêng khá cao của trục quay với trục của nhật thực, có những mùa trên bề mặt Titan. Cứ 7,5 năm Trái đất trên vệ tinh của Sao Thổ, mùa hè nhường chỗ cho thời kỳ mùa đông lạnh giá. Theo các quan sát thiên văn ngày nay về phía Titan, nơi đối mặt với Sao Thổ, là mùa thu. Chẳng mấy chốc, vệ tinh sẽ biến mất khỏi các tia mặt trời phía sau hành tinh mẹ và mùa thu titan sẽ được thay thế bằng một mùa đông dài và khốc liệt.
Nhiệt độ trên bề mặt vệ tinh thay đổi trong khoảng âm 140-180 độ C. Dữ liệu thu được từ bảng thăm dò không gian Huygens đã tiết lộ một sự thật gây tò mò. Sự khác biệt giữa nhiệt độ cực và xích đạo chỉ là 3 độ. Điều này được giải thích bởi sự hiện diện của bầu không khí dày đặc, ngăn chặn tác động của ánh sáng mặt trời trên bề mặt Titan. Mặc dù mật độ cao của khí quyển, do nhiệt độ thấp, không có kết tủa lỏng trên Titan. Vào mùa đông, bề mặt của vệ tinh bao phủ tuyết từ ethane, các hạt hơi nước và amoniac. Đây chỉ là một phần nhỏ của những gì chúng ta biết về Titan. Sự thật thú vị về vệ tinh lớn nhất của Sao Thổ liên quan đến nghĩa đen của bất kỳ lĩnh vực nào, từ thiên văn học, khí hậu học và băng hà, đến vi sinh học.
Titan trong tất cả vinh quang của nó
Cho đến gần đây, hầu hết các thông tin về vệ tinh của Sao Thổ đều dựa trên các quan sát trực quan thu được từ tàu thăm dò không gian Voyager, đã quét qua năm 1980 ở khoảng cách 7000 km. Kính viễn vọng Hubble hơi vén lên bức màn bí mật về vật thể không gian này. Để có được một ý tưởng về bề mặt của vệ tinh không cho phép bầu khí quyển dày đặc của nó, mà về mật độ và độ dày chỉ thua kém so với lớp vỏ khí-khí của sao Kim và trên mặt đất.
Nhiệm vụ của trạm tự động Cassini năm 2004 đã giúp loại bỏ sương mù ngự trị trên thiên thể này. Trong bốn năm, thiết bị đã ở trên quỹ đạo của Sao Thổ, thực hiện chụp ảnh nhất quán các vệ tinh và Titan của anh ấy. Nghiên cứu từ đầu dò Cassini được thực hiện với sự trợ giúp của máy ảnh có bộ lọc hồng ngoại và radar đặc biệt. Các bức ảnh được chụp từ các góc khác nhau ở khoảng cách 900-2000 km so với bề mặt của vệ tinh.
Đỉnh cao của nghiên cứu về Titan là hạ cánh trên bề mặt tàu thăm dò Huygens, được đặt theo tên của người phát hiện ra vệ tinh của Sao Thổ. Thiết bị, đã đi vào các lớp dày đặc của bầu khí quyển Titan, hạ xuống bằng dù trong 2,5 giờ. Trong thời gian này, thiết bị thăm dò trên tàu đã nghiên cứu thành phần của bầu khí quyển vệ tinh, chụp ảnh bề mặt của nó từ độ cao 150, 70, 30, 15 và 10 km. Sau một thời gian dài hạ xuống, tàu thăm dò không gian đã hạ cánh trên bề mặt tàu Titan, chôn vùi 0,2-0,5 mét trong băng bẩn. Sau khi hạ cánh, Huygens hoạt động được hơn một giờ, truyền một khối thông tin hữu ích trực tiếp đến Trái đất thông qua AMS Cassini trực tiếp từ bề mặt vệ tinh. Nhờ những bức ảnh được chụp từ hội đồng quản trị của Cassini AMS và tàu thăm dò Huygens, nhóm các nhà nghiên cứu đã tạo ra một bản đồ Titan. Ngoài ra, các nhà khoa học hiện sở hữu thông tin chi tiết về bầu khí quyển, dữ liệu về khí hậu bề mặt và đặc điểm địa hình.
Không khí vệ tinh
Trong tình huống xảy ra với Titan, lần đầu tiên trong quá trình nghiên cứu và nghiên cứu các thiên thể của hệ mặt trời, nhà khoa học đã có cơ hội nghiên cứu chi tiết bầu khí quyển. Đúng như dự đoán, vệ tinh của Sao Thổ có bầu khí quyển dày đặc và phát triển tốt, nó không chỉ về nhiều mặt giống với vỏ khí của Trái đất, mà còn vượt qua nó về khối lượng.
Độ dày của lớp khí quyển Titan là 400 km. Mỗi lớp của khí quyển có thành phần và nồng độ riêng. Thành phần khí như sau:
- 98,6% lá nitơ N;
- 1,6% trong khí quyển là metan;
- một lượng nhỏ ethane, hợp chất acetylene, propane, carbon dioxide và carbon monoxide, helium và cyan.
Nồng độ khí mêtan trong khí quyển của vệ tinh, bắt đầu từ độ cao 30 km, thay đổi xuống dưới. Khi vệ tinh tiếp cận bề mặt, lượng khí mêtan giảm xuống 95%, trong khi nồng độ ethane tăng lên 44,5%.
Một tính năng đặc trưng của lớp khí-khí của vệ tinh Titan là hiệu ứng chống nhà kính. Sự hiện diện của các phân tử hữu cơ hydrocarbon trong bầu khí quyển thấp hơn sẽ vô hiệu hóa hiệu ứng nhà kính được tạo ra bởi nồng độ metan khổng lồ. Do đó, bề mặt của một thiên thể được làm mát đồng đều do sự hiện diện của hydrocarbon. Những quá trình tương tự và trường hấp dẫn của Sao Thổ, gây ra sự lưu thông của bầu khí quyển Titan. Bức tranh này góp phần hình thành các quá trình khí hậu tích cực trong bầu khí quyển của vệ tinh Sao Thổ.
Cần lưu ý rằng bầu không khí của vệ tinh liên tục giảm cân. Điều này là do sự vắng mặt của một từ trường mạnh trong một thiên thể, không thể giữ được lớp vỏ khí-khí, chịu ảnh hưởng liên tục của gió mặt trời và lực hấp dẫn của Sao Thổ. Đến nay, áp suất khí quyển đối với người khổng lồ có vệ tinh là 1,5 atm. Điều này luôn luôn ảnh hưởng đến điều kiện thời tiết, thay đổi theo nồng độ khí trong khí quyển của Titan.
Công việc chính trong việc tạo thời tiết trên Titan được thực hiện bởi những đám mây dày đặc, không giống như các khối không khí trên mặt đất, bao gồm các hợp chất hữu cơ. Những thành tạo khí quyển này là nguồn mưa trên vệ tinh lớn nhất của Sao Thổ. Do nhiệt độ thấp, bầu khí quyển của thiên thể khô. Nồng độ lớn nhất của mây được tìm thấy ở các vùng cực. Do nhiệt độ thấp, độ ẩm trong khí quyển cực kỳ thấp, do đó, lượng mưa trên Titan là các tinh thể băng metan và băng giá, bao gồm các hợp chất nitơ, ethane và amoniac.
Bề mặt của Titan và cấu trúc của nó
Vệ tinh của sao Thổ không chỉ có một bầu không khí thú vị. Bề mặt của nó là một đối tượng cực kỳ tò mò từ quan điểm của địa chất. Dưới một tấm chăn dày bằng khí mê-tan, ống kính ảnh và máy ảnh của tàu thăm dò không gian Huygens đã tìm thấy toàn bộ các lục địa cách nhau bởi nhiều hồ và biển. Giống như trên trái đất, có rất nhiều thành tạo đá và núi trên các lục địa, có những kẽ hở và vết lõm sâu. Chúng được thay thế bởi các đồng bằng và thung lũng rộng lớn. Ở phần xích đạo của thiên thể, các hạt hydrocarbon và nước đá tạo thành một vùng rộng lớn của cồn cát. Người ta cho rằng tàu thăm dò không gian Huygens đã hạ cánh ở một trong những cồn cát này.
Sự tương đồng hoàn toàn với hành tinh sống thêm sự hiện diện của cấu trúc chất lỏng. Trên Titan, những con sông có nguồn, kênh uốn lượn và đồng bằng - những nơi mà dòng sông chảy vào lưu vực biển - đã được phát hiện. Theo dữ liệu được chụp từ các bức ảnh, một số sông Titan có chiều dài kênh hơn 1000 km. Hầu như toàn bộ khối lượng chất lỏng của Titan tập trung ở các lưu vực và hồ nước biển, chiếm một khu vực ấn tượng - chiếm tới 30 - 40% tổng diện tích bề mặt của thiên thể này.
Bằng chứng về sự hiện diện của các cụm môi trường lỏng lớn trên bề mặt vệ tinh là một điểm sáng khổng lồ, trong một thời gian dài các nhà thiên văn học bối rối. Sau đó, người ta đã chứng minh rằng vùng sáng trên Titan là một bể hydrocarbon lỏng khổng lồ, được gọi là Biển Kraken. Theo khu vực, hồ chứa tưởng tượng này lớn hơn hồ lớn nhất trên Trái đất - Biển Caspi. Một đối tượng không kém phần thú vị khác là Biển Liegei - hồ chứa tự nhiên lớn nhất cho khí metan và etan lỏng.
Thông tin chính xác về thành phần của môi trường lỏng của biển và hồ Titan đã thu được nhờ vào công việc của AMC "Casssini". Sử dụng dữ liệu từ hình ảnh và mô phỏng máy tính, thành phần của chất lỏng trên Titan được xác định trong điều kiện trên mặt đất:
- etan là 76-80%;
- propan trong biển và hồ Titan 6-7%;
- mêtan chiếm 5-10%.
Ngoài các nguyên tố cơ bản được biểu thị dưới dạng khí đông lạnh, hydro xyanua, butan, butene và axetylen có trong chất lỏng. Sự tích tụ chính của nước trên Titan có bản chất hơi khác với hình dạng của trái đất. Trên bề mặt của vệ tinh, một lượng lớn các khối băng quá nóng bao gồm nước và amoniac đã được tìm thấy. Người ta cho rằng dưới bề mặt có thể là những hồ chứa tự nhiên rộng lớn chứa đầy nước lỏng với amoniac hòa tan trong đó. Ở khía cạnh này, cấu trúc bên trong của vệ tinh cũng thú vị.
Ngày nay có nhiều phiên bản khác nhau về cấu trúc bên trong của Titan. Như trường hợp của tất cả các hành tinh trên mặt đất, nó có lõi rắn, không phải sắt-niken, như trên bốn hành tinh đầu tiên của hệ mặt trời, mà là một hòn đá. Đường kính của nó là khoảng 3400-3500 km. Tiếp đến là phần thú vị. Không giống như Trái đất, nơi lớp phủ bắt đầu sau lõi, trên Titan, không gian này chứa đầy các lớp băng dày đặc và nước metan hydrat. Có lẽ có một lớp chất lỏng giữa các lớp riêng lẻ. Tuy nhiên, mặc dù tính chất lạnh và đá của nó, vệ tinh đang trong giai đoạn hoạt động và các quá trình kiến tạo được quan sát trên nó. Điều này được tạo điều kiện bởi các lực thủy triều được gây ra bởi lực hấp dẫn khổng lồ của Saturn.
Tương lai có thể của Titan
Đánh giá bằng dữ liệu của các nghiên cứu được thực hiện trong thập kỷ qua, loài người đang đối phó với một vật thể độc nhất của hệ mặt trời. Hóa ra Titan là thiên thể duy nhất, ngoài Trái đất, được đặc trưng bởi cả ba loại hoạt động. Trên vệ tinh của Sao Thổ có dấu vết của hoạt động địa chất không đổi, đó là sự xác nhận hoạt động kiến tạo trực tiếp của ông.
Bản chất của bề mặt Titan cũng rất đáng quan tâm. Cấu trúc, thành phần và sự nhẹ nhõm của nó nói lên sự ủng hộ của thực tế là bề mặt của vệ tinh Sao Thổ đang chuyển động liên tục. Ở đây, giống như trên Trái đất, dưới ảnh hưởng của gió và mưa, sự xói mòn đất được quan sát, sự phong hóa của đá và trầm tích xảy ra.
Thành phần của bầu khí quyển của vệ tinh và các quá trình lưu thông xảy ra trong nó hình thành nên khí hậu trên Titan. Tất cả những dấu hiệu này đều ủng hộ thực tế rằng sự sống có thể tồn tại trên Titan trong những điều kiện nhất định. Đương nhiên, nó sẽ là một dạng sống khác với các sinh vật trên trái đất, nhưng chính sự tồn tại của nó sẽ trở thành một khám phá khổng lồ cho nhân loại.
