TYTAN (SATELITA): CHARAKTERYSTYKA, SKŁAD, ORBITA, RUCH - ARTE - 2025

Tytan jest jednym z satelitów planety Saturn i największym ze wszystkich. Jego powierzchnia jest lodowata, jest większa od Merkurego i ma najgęstszą atmosferę ze wszystkich satelitów w Układzie Słonecznym.

Z Ziemi Tytan jest widoczny za pomocą lornetki lub teleskopu. To Christian Huygens (1629-1695), holenderski astronom, w 1655 roku po raz pierwszy dostrzegł satelitę za pomocą teleskopu. Huygens nie nazwał go Tytanem, ale po prostu Luna Saturni, co po łacinie oznacza „księżyc Saturna”.

Rysunek 1. Tytan krążący wokół Saturna. Zdjęcie przedstawia Cassini. Źródło: NASA.

Nazwa Tytan, wywodząca się z mitologii greckiej, została zaproponowana przez Johna Herschela (1792-1871), syna Williama Herschela, w połowie XIX wieku. Tytani byli braćmi Cronosa, ojca czasów Greków, odpowiednika Saturna Rzymian.

Zarówno misje kosmiczne przeprowadzone w drugiej połowie XX wieku, jak i obserwacje Kosmicznego Teleskopu Hubble'a znacznie zwiększyły wiedzę o tym satelicie, który sam w sobie jest fascynującym światem.

Po pierwsze, na Tytanie występują zjawiska meteorologiczne podobne do tych na Ziemi, takie jak wiatry, parowanie i deszcz. Ale z zasadniczą różnicą: na Tytanie metan odgrywa w nich ważną rolę, ponieważ ta substancja jest częścią atmosfery i powierzchni.

Ponadto, ponieważ jego oś obrotu jest nachylona, ​​Tytan cieszy się sezonami, chociaż ich czas trwania jest inny niż na Ziemi.

Z tego powodu, a także dlatego, że ma własną atmosferę i duże rozmiary, Tytan jest czasami opisywany jako miniaturowa planeta, a naukowcy skupili się na jego lepszym poznaniu, aby dowiedzieć się, czy jest siedliskiem lub może być schronieniem dla życia.

Charakterystyka ogólna

Rozmiar

Tytan jest drugim co do wielkości satelitą, ustępującym tylko Ganimedesowi, ogromnemu księżycowi Jowisza. Rozmiar jest większy od Merkurego, ponieważ mała planeta ma średnicę 4879,4 km, a Tytan 5149,5 km.

Rysunek 2. Porównanie rozmiarów Ziemi, Księżyca i Tytana, na dole po lewej. Źródło: Wikimedia Commons. Apollo 17 Zdjęcie całej Ziemi: teleskopowe zdjęcie NASA przedstawiające Księżyc w pełni: Gregory H. Revera Zdjęcie Tytana: NASA / JPL / Space Science Institute / domena publiczna

Jednak Titan ma w swoim składzie duży procent lodu. Naukowcy wiedzą to dzięki jego gęstości.

Gęstość

Aby obliczyć gęstość ciała, konieczne jest poznanie zarówno jego masy, jak i objętości. Masę Tytana można określić za pomocą trzeciego prawa Keplera, a także danych dostarczonych przez misje kosmiczne.

Gęstość Titan okazuje się 1,9 g / cm ³ , a poniżej skalnych planety. Oznacza to tylko, że Tytan ma duży procent lodu - nie tylko wody, lód może być innymi substancjami - w swoim składzie.

Atmosfera

Satelita ma gęstą atmosferę, co jest rzadkością w Układzie Słonecznym. Ta atmosfera zawiera metan, ale głównym składnikiem jest azot, podobnie jak atmosfera ziemska.

Nie zawiera wody ani dwutlenku węgla, ale są też inne węglowodory, ponieważ światło słoneczne reaguje z metanem, tworząc inne związki, takie jak acetylen i etan.

Brak pola magnetycznego

Jeśli chodzi o magnetyzm, Tytan nie ma własnego pola magnetycznego. Ponieważ znajduje się na skraju pasów promieniowania Saturna, wiele wysokoenergetycznych cząstek wciąż dociera do powierzchni Tytana i tam cząsteczek fragmentów.

Hipotetyczny podróżnik przybywający na Tytana napotkałby temperaturę powierzchni rzędu -179,5 ° C i ciśnienie atmosferyczne, które było być może niewygodne: półtora raza wartości ciśnienia ziemskiego na poziomie morza.

Deszcz

Na Tytanie pada, ponieważ metan skrapla się w atmosferze, chociaż deszcz ten często nie dociera do ziemi, ponieważ częściowo odparowuje, zanim dotrze do niej.

Podsumowanie głównych cech fizycznych Tytana

Kompozycja

Planetolodzy wnioskują z gęstości Tytana, która jest mniej więcej dwa razy większa niż gęstość wody, że satelita jest w połowie skałą, aw połowie lodem.

Skały zawierają żelazo i krzemiany, podczas gdy lód nie jest w całości wodą, chociaż pod zamarzniętą warstwą skorupy znajduje się mieszanina wody i amoniaku. Na Tytanie jest tlen, ale pod powierzchnią jest związany z wodą.

Wewnątrz Tytana, podobnie jak na Ziemi i innych ciałach w Układzie Słonecznym, znajdują się pierwiastki radioaktywne, które wytwarzają ciepło, gdy rozpadają się na inne pierwiastki.

Należy zauważyć, że temperatura na Tytanie jest zbliżona do punktu potrójnego metanu, co wskazuje, że związek ten może istnieć jako ciało stałe, ciecz lub gaz, odgrywając taką samą rolę jak woda na Ziemi.

Potwierdziła to sonda Cassini, która zdołała zejść na powierzchnię satelity, gdzie znalazła próbki parowania tego związku. Wykrył również regiony, w których fale radiowe są słabo odbijane, analogicznie do tego, jak odbijają się w jeziorach i oceanach na Ziemi.

Te ciemne obszary na obrazach radiowych sugerują obecność ciał ciekłego metanu o szerokości od 3 do 70 km, chociaż potrzeba więcej dowodów, aby ostatecznie potwierdzić ten fakt.

Atmosfera na Tytanie

Holenderski astronom Gerard Kuiper (1905-1973) potwierdził w 1944 r., Że Tytan ma własną atmosferę, dzięki czemu satelita ma charakterystyczny pomarańczowo-brązowy kolor, który można zobaczyć na zdjęciach.

Później, dzięki danym przesłanym przez misję Voyager we wczesnych latach osiemdziesiątych XX wieku, stwierdzono, że atmosfera ta jest dość gęsta, chociaż odbiera mniej promieniowania słonecznego ze względu na odległość.

Posiada również warstwę smogu, która matuje powierzchnię iw której zawieszone są cząsteczki węglowodorów.

W górnych warstwach atmosfery Tytana rozwijają się wiatry dochodzące do 400 km / h, choć zbliżając się do powierzchni panorama jest nieco spokojniejsza.

Gazy atmosferyczne

Pod względem składu gazy atmosferyczne składają się w 94% z azotu i 1,6% z metanu. Pozostałe składniki to węglowodory. To najbardziej charakterystyczna cecha, ponieważ poza atmosferą ziemską, żaden inny w Układzie Słonecznym nie zawiera azotu w takiej ilości.

Metan jest gazem cieplarnianym, którego obecność zapobiega dalszemu spadkowi temperatury Tytana. Jednak najbardziej zewnętrzna warstwa, złożona z szeroko rozproszonych gazów, odbija światło i przeciwdziała efektowi cieplarnianemu.

Węglowodory

Wśród węglowodorów obserwowanych na Tytanie uderzający jest akrylonitryl w stężeniu do 2,8 części na milion (ppm), wykrywany za pomocą technik spektroskopowych.

Jest związkiem szeroko stosowanym w produkcji tworzyw sztucznych i według naukowców jest w stanie tworzyć struktury podobne do błon komórkowych.

Chociaż początkowo akrylonitryl został wykryty w górnych warstwach atmosfery Tytana, uważa się, że może on dobrze dotrzeć do powierzchni, kondensując się w dolnych warstwach atmosfery, a następnie opadając na deszcz.

Oprócz akrylonitrylu na Tytanie znajdują się toliny lub toliny, ciekawe związki o charakterze organicznym, które pojawiają się, gdy światło ultrafioletowe rozbija metan i oddziela cząsteczki azotu.

Rezultatem są te bardziej złożone związki, o których uważa się, że istniały na wczesnej Ziemi. Zostały wykryte na lodowych planetach poza pasem asteroid, a naukowcy są w stanie wyprodukować je w laboratorium.

Takie odkrycia są bardzo interesujące, chociaż warunki panujące na satelicie nie są odpowiednie dla życia na Ziemi, zwłaszcza ze względu na ekstremalne temperatury.

Jak obserwować Tytana

Tytan jest widoczny z Ziemi jako mały punkt światła wokół gigantycznego Saturna, ale konieczna jest pomoc takich instrumentów, jak lornetka lub teleskopy.

Mimo to nie można dostrzec wielu szczegółów, ponieważ Tytan nie świeci tak bardzo, jak satelity Galileusza (wielkie satelity Jowisza).

Ponadto duże rozmiary i jasność Saturna mogą czasami ukrywać obecność satelity, dlatego konieczne jest poszukiwanie momentów największej odległości między nimi, aby odróżnić satelitę.

Orbita

Tytan potrzebuje prawie 16 dni na obrót wokół Saturna i taki obrót jest zsynchronizowany z planetą, co oznacza, że ​​zawsze pokazuje tę samą twarz.

Zjawisko to jest bardzo powszechne wśród satelitów w Układzie Słonecznym. Na przykład nasz Księżyc również obraca się synchronicznie z Ziemią.

Rysunek 3. Orbita Tytana zaznaczona na czerwono, wraz z orbitą głównych satelitów Saturna: Hyperion i Japetus są najbardziej oddalone od Tytana, podczas gdy najbardziej wewnętrzne to w kolejności: Rhea, Dione, Tethys, Enceladus i Mimas . Źródło: Wikimedia Commons. ! Oryginał: Stos gruzu Wektor: Mysid. / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Wynika to z sił pływowych, które nie tylko podnoszą masy cieczy, co jest efektem najbardziej cenionym na Ziemi. Są również zdolne do podnoszenia skorupy i wypaczania planet i satelitów.

Siły pływowe stopniowo spowalniają prędkość satelity, aż prędkość orbity zrówna się z prędkością obrotową.

Ruch obrotowy

Synchroniczna rotacja Tytana oznacza, że ​​jego okres obrotu wokół własnej osi jest taki sam, jak okres orbity, czyli około 16 dni.

Na Tytanie są stacje ze względu na odchylenie osi obrotu o 26º od ekliptyki. Ale w przeciwieństwie do Ziemi, każdy z nich będzie trwał około 7,4 roku.

W 2006 roku sonda Cassini pokazała zdjęcia przedstawiające deszcz (z metanu) na biegunie północnym Tytana, wydarzenie, które oznaczałoby początek lata na półkuli północnej satelity, gdzie prawdopodobnie istnieją jeziora metanowe.

Deszcz spowodowałby wzrost jezior, podczas gdy te na półkuli południowej z pewnością wysychałyby mniej więcej w tym samym czasie.

Struktura wewnętrzna

Poniższy diagram przedstawia warstwową strukturę wewnętrzną Tytana, zbudowaną na podstawie zebranych dowodów zebranych podczas obserwacji Ziemi oraz z misji Voyager i Cassini:

- Jądro składające się z wody i krzemianów, choć uwzględniono również możliwość bardziej wewnętrznego rdzenia skalnego, opartego na krzemianach.

-Różne warstwy lodu i wody w stanie ciekłym z amoniakiem

- Najbardziej zewnętrzna skorupa lodowa.

Rysunek 4. Budowa wewnętrzna Tytana na podstawie modeli teoretycznych. Źródło: Wikimedia Commons. Kelvinsong / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0).

Na wykresie widać również gęstą warstwę atmosferyczną pokrywającą powierzchnię, w której wyróżnia się wspomniana wyżej warstwa związków organicznych typu tholin, a na koniec bardziej zewnętrzną i cienką warstwę smogu.

geologia

Sonda Cassini, która wylądowała na Tytanie w 2005 roku, zbadała satelitę za pomocą kamer na podczerwień i radaru, zdolnych do penetracji gęstej atmosfery. Zdjęcia przedstawiają zróżnicowaną geologię.

Chociaż Tytan powstał wraz z pozostałymi członkami Układu Słonecznego nieco ponad 4,5 miliarda lat temu, jego powierzchnia jest znacznie nowsza, według szacunków około 100 milionów lat. Jest to możliwe dzięki dużej aktywności geologicznej.

Obrazy ukazują lodowate wzgórza i gładkie powierzchnie o ciemniejszym kolorze.

Kraterów jest niewiele, ponieważ aktywność geologiczna usuwa je wkrótce po ich utworzeniu. Niektórzy naukowcy stwierdzili, że powierzchnia Tytana jest podobna do pustyni Arizony, chociaż miejsce skały zajmuje lód.

W miejscu zejścia sondy znaleziono łagodnie zaokrąglone grzbiety lodu, jakby ukształtował je jakiś płyn dawno temu.

Są też wzgórza wyłożone kanałami łagodnie opadającymi ku równinie oraz opisane powyżej jeziora metanowe, a także wyspy. Jeziora te są pierwszymi stabilnymi ciałami płynnymi znalezionymi w miejscu poza samą Ziemią i znajdują się w pobliżu biegunów.

Rysunek 5. Zdjęcie Tytana wykonane przez sondę Huygens na wysokości 10 km. Źródło: ESA / NASA / JPL / University of Arizona / domena publiczna.

Ogólnie relief na Tytanie nie jest zbyt wyraźny. Według danych wysokościowych najwyższe góry osiągają około jednego lub dwóch kilometrów wysokości.

Oprócz tych cech na Tytanie znajdują się wydmy spowodowane pływami, które z kolei generują silny wiatr na powierzchni satelity.

W rzeczywistości wszystkie te zjawiska zachodzą na Ziemi, ale w zupełnie inny sposób, skoro na Tytanie metan zajął miejsce wody, a także jest znacznie dalej od Słońca.

Bibliografia

1. Eales, S. 2009. Planety i systemy planetarne. Wiley-Blackwell.
2. Kutner, M. 2003. Astronomia: perspektywa fizyczna. Cambridge University Press.
3. NASA Astrobiology Institute. NASA stwierdza, że ​​Księżyc Saturna ma substancję chemiczną, która może tworzyć `` błony ''. Odzyskany z: nai.nasa.gov.
4. NASA Astrobiology Institute. Czym na świecie (ach) są tholiny? Pobrane z: planetary.org.
5. Pasachoff, J. 2007. Kosmos: astronomia w nowym tysiącleciu. Trzecia edycja. Thomson-Brooks / Cole.
6. Nasiona, M. 2011, Układ Słoneczny. Wydanie siódme. Cengage Learning.
7. Science Daily. Dowody na zmieniające się pory roku, deszcz na księżycu Saturna na biegunie północnym Tytana. Odzyskany z: sciencedaily.com.
8. Wikipedia. Tytan (księżyc). Odzyskane z: en.wikipedia.org.