315 (641681), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Но молекулы метана способны соединяться и образовывать такие сложные соединения как этан, этилен, ацетилен и другие тяжелые углеводороды. Ранее предполагалось, что доминирующей составляющей Титана является этан и другие его соединения. До полета "Кассини" учеными была построена климатическая модель этого загадочного спутника. Образования этана медленно выпадают в виде дождя и, вероятно, формируют темное "смолянистое" побережье из углеводородного ила на Титанической суше. Этан остается жидким при очень низкой температуре, -180 по Цельсию. Мы можем вообразить картину этанового дождя, выпадающего на поверхность Титана, в результате которого формируется множество потоков, а далее озера и моря. А вот твердые химические соединения, ацетилен и его полимеры, могли бы плавать в этане как лед в воде. Некоторые смелые ученые выдвигали идею этанового океана на поверхности Титана. Это крайнее предположение было отброшено при первых радарных снимках, которые показали, что поверхность неоднородна.
Но до приземления "Гюйгенса" и анализа данных громографического газового масс-спектрометра (GCMS) казалось вероятным присутствие жидкого этана, как главного компонента Титана. Теперь эта гипотеза кажется маловероятной, обработанные данные показали, что это не этан, а метан. И действительно при приземлении "Гюйгенса" был зарегистрирован скачок обилия метана, который означал выброс этого газа предположительно в результате испарения жидкого метана с поверхности или предповерхностных слоев при нагреве вблизи горячего впускного отверстия прибора GCMS. Это приблизительно 30-% увеличение метана наблюдалось около часа, а затем несколько уменьшилось к концу сеанса. Содержание азота при этом осталось тем же.
К сожалению, при приземлении "Гюйгенса" не было обнаружено никаких доказательств существования жидкости на Титане. Но на изображениях, полученных в камеры лэндера, были замечены формирования похожие на русла рек, каналы и овраги. Ученые предполагают, что "Гюйгенс" застал сухой период Титана. Вероятно, каналы были прорезаны ранее жидким метаном.
Так же на поверхности были зарегистрированы следы присутствия HCN, C2H2 и прочих углеводородных соединений, из которых самым сложным оказался бензол, - все они были обнаружены в стратосфере Титана, где они образуются в результате фотохимических реакций. Пока не обнаружены более сложные соединения, но это не означает, что их нет. Анализ данных продолжается.
Чувствительные датчики показали, что поверхность Титана по плотности похожа на земной морской песок. Вернее даже сказать, "грязь" или "ил". Эта "грязь" должна состоять из уплотненных органических аэрозолей, выпадающих в виде осадков из атмосферы, на которых естественным образом конденсируются молекулы метана. Это модель согласуется с впрыском метана, обнаруженным GCMS. Она также объясняет присутствие бензола и других химических соединений вблизи поверхности Титана, которые, видимо, испарились из почвы при контакте с нагретым при посадке впускным клапаном спектрометра.
Радиоэхо сигнала от поверхности Титана по казало, что существуют темные области, в которых возможно и содержится жидкий метан. Уже при первом же облете Кассини обнаружил очень небольшие темные области недалеко от экватора, которые могли быть озерами. На Ксанаду, куда приземлился Гюйгенс, были видны темные области между горными хребтами, возможно образованные жидким метаном. Но ученые утверждают, что образование у северного полюса "по своей форме и свойствам сильно отличаются, от найденных ранее, и наталкивают на мысль, что они заполнены жидкостью. Возможно, это первые свидетельства жидких метановых озер на Титане".
Гигантское облако, размером в половину США, было замечено аппаратом "Кассини" при очередном облете Титана. Облако может состоять из того же материала (предположительно метана), что и озера, обнаруженные "Кассини" ранее. Наземные наблюдения показывают, что облака на Титане появляются сезонно. Один сезон на Титане длится около семи лет на Земле. Основываясь на модели глобальной циркуляции, похоже, что активность таких облаков может длиться около 25 земных лет и почти исчезает за четыре - пять лет, и так далее. На самом деле метан на Титане, скорее всего, играет туже роль, что и вода на Земле, и проходит круговорот: осадки, сбор на поверхности, испарение, конденсация, осадки.
Удивительным оказалось отсутствие тяжелых благородных газов: аргона, криптона, ксенона. Эти газы есть в атмосфере в атмосфере Венеры, Земли, Марса, Юпитера и были обнаружены на метеоритах. Как показывают эксперименты, они могут захватываться при образовании льда либо путем абсорбции при температурах ниже 100К, либо в виде клатратов (т.е. вкраплений) гидратов, если лед образуется в кристаллическое состояние при более высоких температурах, а затем остывает до температур при которых клатраты устойчивы. Титан имеет азотную атмосферу, которая в расчете на 1г вещества планеты в 0 раз массивнее земной. Отсутствие первичных инертных газов говорит о том, что азот образовался из таких молекул как NH3, а не из N2. Причина в том, что захват молекул N2 твердыми частицами, из которых состоит лед Титана, сопровождался захватом тяжелых инертных газов. Напротив, соединения типа NH3 должны были испарится и в результате их фотодиссоциации образоваться N2. Существующие верхние пределы Xe\N намного ниже земных, которые в свою очередь ниже значения на Солнце. В чем же тут дело? Объяснение состоит в том, что платезимали Титана формировались при температуре > 75 K, и в этом случае благородные газы не захватывались бы в форме клатратов. Точно также не захватывались бы молекулы CH4 и CO, а молекулы CO2 и NH3 сконденсировались бы вместе с H2O. В таком случае молекулы CH4 могли бы образовываться внутри твердых частиц, поскольку свободный водород может выделяться из пород в результате серпентизации воды, а углерод может взаимодействовать с водородом путем реакции Фишера- Тропша и в результате редукции карбонов. Метан также частично мог бы образоваться при нагреве макромолекулярного углерода, оставшегося на Титане от платезималей, из которых он сформировался. CO мог бы образовываться при взаимодействии молекул OH и CH4. К тому же был зарегистрирован изотоп Ar40, что согласовывается с наземными наблюдениями (радиоактивный распад K40).предположительно, изотоп Ar40 высвобождается из-под толщи калиевых скал Титана). Возобновление источника метана и присутствие изотопа Ar40 означает, что на Титане сохраняется геологическая активность.
На Земле метан образуется в результате биологических или геологических процессов. Изучая показания приборов зонда "Гюйгенс. Если бы озера Титана были единственным источником метана, этот газ исчез бы из атмосферы путем распада в верхних слоях атмосферы спутника Сатурна в течение 100 млн. лет, что, учитывая возраст Титана, 4,5 млрд. лет, - совсем небольшой срок.
Доктор Хассо Нейманн (Hasso Niemann) из центра космических полетов имени Годдарда, вместе с коллегами изучил показания газового хроматографа и масс-спектрометра (GCMS), установленного на зонде "Гюйгенс", чтобы проверить биологическую версию происхождения метана. Углерод в молекулах метана присутствует в виде изотопов 12С и 13С. В молекулах живых организмов наблюдается главным образом изотоп 12С - следовательно, его присутствие в молекулах метана могло бы свидетельствовать о существовании жизни на Титане. Но изотоп 12С не был обнаружен в метане, содержащемся в атмосфере спутника Сатурна.
К тому же, в 2005 году аппарат "Кассини" обнаружил на Титане первый крио-вулкан. На снимках, сделанных в инфракрасных лучах сквозь плотный слой облаков, разглядели темное куполообразное образование диаметром около 30 километров, поверхность которого покрыта замерзшим метаном. Еще одно доказательство, что Титан геологически жив, и что метан поступает из недр спутника.
Моря на Титане
Во время очередного пролета над спутником Сатурна Титаном зонд "Кассини" получил радарные изображение образований, скорее всего являющихся метановыми водоемами. Крупнейший из этих "водоемов", заполненные не водой, а жидкими этаном и метаном, располагается в околополярной области. Этот "водоем" больше любого из земных пресноводных озер и имеет площадь около 100 000 квадратных километров. К примеру, самое крупное пресноводное озеро Земли, озеро Верхнее, имеет площадь в 82 400 квадратных километров.
Самое крупное "внутреннее" море Земли, Черное, занимает 0,085% площади планеты, в то время, как новооткрытый "водоем" занимает 0,12% площади Титана. Поэтому, полагают специалисты NASA, должен называться морем.
Первые озера обнаружили еще в прошлом году, а еще раньше, после прибытия на сатурнианскую орбиту станция отправила на Титан спускаемый зонд "Гюйгенс". 14 января 2005 года аппарат успешно вошел в атмосферу спутника и совершил посадку на его поверхность в районе материка Ксанаду. Судя по переданным данным, незадолго до посадки на поверхность Титана, там прошел метановый дождь. Так что уже ясно, откуда берется наполнение новооткрытых морей.
Однако нет точных доказательств тому, что эти образования на поверхности Титана заполнены жидкостью. Но по изображениям, полученным с радара, учитывая форму, темную окраску и гладкую поверхность, можно судить, что они, все таки, заполнены жидким этаном или метаном.
Пролет над полярными областями крупнейшего спутника Сатурна состоялся 22 февраля и являлся 25-м сближением "Кассини" с Титаном.
После столь удачного сближения 22 февраля, зонд уже успел совершить еще один пролет - 10 марта, данные с которого обрабатываются. В его ходе "Кассини" прошел со скоростью в 6,2 км/с на расстоянии в 980 километров от спутника. Следующий пролет Титана состоится 26 марта 2007 года. В это время аппарат подойдет к спутнику Сатурна на расстояние в 1010 километров.
Во время предыдущих пролетов зонд также делал весьма интересные наблюдения. Так, во время пролета 30 апреля, аппарат сумел обнаружить несколько кратеров.
Тогда аппарат пролетал над окраиной "материка" Ксанаду, до сих пор не исследованного радаром. Исследование выявило несколько новых крайне интересных деталей, в том числе две кольцеобразные структуры, похожие на кратеры или вулканические кальдеры.
Структуры получили названия Факел Шикоку и Гуабонито. Темное пространство между ними назвали Шангри-Ла. Скорее всего, аппарат нашел предсказанные теоретически кратеры криовулканов, извергающих в атмосферу спутника метан.
На Титане существует подлёдный водяной океан
Космический аппарат NASA "Кассини", обнаружил свидетельство наличия на спутнике Сатурна Титане подземного океана, состоящего из воды и аммиака, сообщает NASA Jet Propulsion Laboratory . Это открытие было с помощью радарных измерений вращения Титана и было опубликовано в мартовском номере журнала Nature.
"Со своими дюнами, каналами и горами поверхность Титана больше всего похожа на земную.", говорит Ральф Лоренц (Ralph Lorenz, Johns Hopkins Applied Physics Laboratory in Laurel), руководитель исследования. Для сбора данных, команда учёных использовала инструмент "Кассини Synthetic Aperture Radar, сделанных в промежутке между октябрём 2005 года и маем 2007. Радар способен пробиться сквозь плотную, богатую метаном, атмосферу Титана и изучить его ландшафт. После чего ученые заметили изменения во вращении Титана, что дало повод думать об океане под поверхностью спутника. Обрабатывая полученные ранее радарные данные, специалистам удалось установить местоположение 50 уникальных неровностей его поверхности. Затем они попытались найти в более поздней информации, присланной "Кассини" те же озёра, каньоны и горы, но обнаружили, что они сдвинулись примерно на 30 километров от ожидаемых точек. Тем самым подтверждается наличием океан под корой Титана, благодаря которой она и смещается.
По словам Брайена Стилса (Bryan Stiles, NASA's Jet Propulsion Laboratory ), исследователи полагают, что под 100 километрами льда Титана располагается океан, состоящий из смеси воды в жидком состоянии с аммиаком. Ральф Лоренц, в свою очередь, указывает, что комбинация богатой органическими соединениями поверхности с жидкой водой под корой даёт серьёзную пищу для размышления астробиологам. На Титане как в холодильнике может существовать органика, которая предшествовала жизни на Земле. Он говорит, что дальнейшее изучение вращения Титана поможет лучше понять зависимость движения коры от атмосферных ветров, а также понять, насколько меняется скорость её вращения в зависимости от времени года.
Нефти и газа на Титане в сотни раз больше, чем на Земле
Согласно полученным аппаратом Кассини данным, запасы газа, в том числе этана и метана, а также жидких углеводородов на одном из крупнейших спутников Сатурна Титане в сотни раз превышают земные запасы нефти и природного газа.
В процентном соотношении жидкие углеводороды на Титане составляют примерно ту же долю, что и вода на Земле. А темные дюны, проходящие по экватору планеты, содержат в себе в несколько сотен раз больше запасов угля, чем на всей нашей планете.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
