القمر الصناعي زحل تيتان هو توأم بعيد للأرض - الأرض قبل الطوفان: القارات والحضارات المختفية. تيتانيوم مذهل، قمر زحل قمر زحل ذو كثافة

القمر الصناعي لكوكب زحل هو تيتان، وهو أكثر الأجرام السماوية تشابهًا مع الأرض. في الآونة الأخيرة، تلقى العلماء صورة تم فيها اكتشاف مادة في حالة سائلة لأول مرة خارج الأرض. بالإضافة إلى ذلك، تم اكتشاف جو مشابه للأرض على تيتان. في السابق، كانت الاكتشافات العلمية رفيعة المستوى مرتبطة بالفعل بتيتان، على سبيل المثال، في عام 2008، تم اكتشاف محيط تحت الأرض على تيتان. ربما يكون تيتان، وليس المريخ، هو الذي سيصبح مسكننا المستقبلي..

تيتان هو ثاني أكبر قمر في النظام الشمسي بعد جانيميد. يحتوي تيتان على 95% من كتلة جميع أقمار زحل. تبلغ جاذبية تيتان حوالي سُبع جاذبية الأرض. تيتان هو القمر الصناعي الوحيد في النظام الشمسي الذي يتمتع بغلاف جوي كثيف، والقمر الصناعي الوحيد الذي يكاد يكون من المستحيل مراقبة سطحه بسبب طبقة سميكة من السحب. الضغط على السطح أعلى بـ 1.6 مرة من ضغط الغلاف الجوي للأرض. درجة الحرارة - 170-180 درجة مئوية تحت الصفر


يحتوي تيتان على بحار وبحيرات وأنهار مكونة من الميثان والإيثان، بالإضافة إلى جبال مكونة من الجليد. من المحتمل أن تكون هناك عدة طبقات من الجليد مع أنواع مختلفة من التبلور وربما طبقة من السائل حول النواة الصخرية التي يبلغ قطرها حوالي 3400 كيلومتر. افترض عدد من العلماء وجود محيط عالمي تحت سطح الأرض. وأظهرت مقارنة صور كاسيني من عامي 2005 و2007 أن معالم المناظر الطبيعية قد تغيرت بحوالي 30 كيلومترًا. وبما أن تيتان يواجه دائمًا زحل من جانب واحد، فيمكن تفسير هذا التحول من خلال حقيقة أن القشرة الجليدية مفصولة عن الكتلة الرئيسية للقمر الصناعي بطبقة سائلة عالمية. يمكن أن تكون حركة القشرة ناتجة عن دوران الغلاف الجوي الذي يدور في اتجاه واحد (من الغرب إلى الشرق) ويحمل القشرة معه. وإذا تبين أن حركة القشرة الأرضية غير منتظمة فإن ذلك سيؤكد فرضية وجود المحيط. من المفترض أنه يتكون من الماء المذاب فيه الأمونيا.


تم تأكيد هذه النظرية من خلال صورة انعكاس ضوء الشمس على سطح تيتان التي التقطتها المركبة الفضائية كاسيني في منتصف يوليو 2009. تم عرض الصورة علنًا فقط في ديسمبر 2009، في الاجتماع السنوي للجمعية الجيوفيزيائية الأمريكية في سان فرانسيسكو.

بعد ذلك، كان على العلماء قضاء الكثير من الوقت لإثبات أن البقعة المضيئة المكتشفة لم تكن أكثر من مجرد توهج شمسي على سطح البحيرة، وليست ثورانًا بركانيًا أو برقًا. ونتيجة لمزيد من التحليل، تمكن العلماء من معرفة أن الشعلة المكتشفة تنتمي إلى الحوض الهيدروكربوني الضخم لبحر الكراكن، الذي تبلغ مساحته 400 ألف كيلومتر مربع، وهو أكبر من مساحة العالم. أكبر بحيرة على وجه الأرض - بحر قزوين. وفقا لبيانات كاسيني وحسابات الكمبيوتر، فإن تكوين السائل في البحيرات هو كما يلي: الإيثان (76-79٪). ويأتي البروبان في المركز الثاني (7-8%)، والميثان في المركز الثالث (5-10%). بالإضافة إلى ذلك، تحتوي البحيرات على 2-3% من سيانيد الهيدروجين، وحوالي 1% من البيوتين والبيوتان والأسيتيلين. ووفقا لفرضيات أخرى، فإن المكونات الرئيسية هي الإيثان والميثان.

لم يتم التشكيك بعد في وجود بحيرات من الهيدروكربونات السائلة على سطح تيتان، حيث اكتشفت كاسيني دلائل على وجود بحيرات ضخمة من السوائل أثناء دراستها لسطح تيتان باستخدام موجات الراديو. حتى أن العلماء، بناءً على هذه البيانات غير المباشرة، تمكنوا من إثبات وجود دورات التجلد والذوبان العالمية على تيتان، لكن حتى الآن لم يتمكن علماء الفلك من اختراق الغلاف الجوي الهيدروكربوني الكثيف لتيتان لالتقاط هذه البحيرات. ولأول مرة، تمكن فريق من الباحثين العاملين مع كاسيني من القيام بذلك الآن فقط، عندما انتهى فصل الشتاء في نصف الكرة الشمالي لتيتان، حيث تتركز معظم البحيرات، وبدأ سطحه يضاء مرة أخرى بأشعة الشمس. شمس.


قالت عالمة جيولوجيا الكواكب الأمريكية روزالي لوبيز من باسادينا في أغسطس بعد دراسة سطح تيتان بالتفصيل: "إنه لأمر مدهش مدى تشابه سطح تيتان مع سطح الأرض".


يتمتع تيتان بغلاف جوي، مما يجعله مشابهًا للأرض أيضًا. يبلغ سمك الغلاف الجوي لتيتان حوالي 400 كيلومتر ويحتوي على عدة طبقات من الضباب الدخاني الهيدروكربوني، مما يجعل تيتان القمر الصناعي الوحيد في النظام الشمسي الذي لا يمكن رصد سطحه بواسطة التلسكوب. الضباب الدخاني هو أيضًا سبب التأثير المضاد للاحتباس الحراري الفريد في النظام الشمسي. يتكون الغلاف الجوي من 98.6% نيتروجين، وفي الطبقة السطحية ينخفض ​​محتواه إلى 95%. وبالتالي، فإن تيتان والأرض هما الجسمان الوحيدان في النظام الشمسي اللذان يتمتعان بغلاف جوي كثيف ومحتوى نيتروجيني سائد. يوضح الرسم البياني هيكل تيتان. واستكمالاً لهذا الموضوع، أنصحك بالقراءة عن رحلة إلى المريخ ومشروع إيلون ماسك Space X، الذي يخطط لجعل الحياة على المريخ حقيقة.

يتلقى تيتان القليل جدًا من الطاقة الشمسية من أجل ضمان ديناميكيات العمليات الجوية. من المحتمل أن الطاقة اللازمة لتحريك الكتل الجوية يتم توفيرها من خلال تأثيرات المد والجزر القوية لزحل، والتي تكون أقوى 400 مرة من المد والجزر على الأرض التي يسببها القمر. يتم دعم الافتراض حول طبيعة المد والجزر للرياح من خلال الموقع العرضي لتلال الكثبان الرملية المنتشرة على تيتان. تم تقسيم سطح تيتان عند خطوط العرض المنخفضة إلى عدة مناطق فاتحة ومظلمة ذات حدود واضحة. بالقرب من خط الاستواء في نصف الكرة الرئيسي توجد منطقة مشرقة بحجم أستراليا (تظهر أيضًا في صور تلسكوب هابل) وهي عبارة عن سلسلة جبال. كان اسمه زانادو.

لفترة طويلة كان يعتقد أن كوكبنا الأزرق هو المكان الوحيد في النظام الشمسي حيث توجد ظروف لوجود أشكال الحياة. في الواقع، اتضح أن الفضاء القريب ليس خاليًا من الحياة. اليوم يمكننا أن نقول بأمان أنه في متناول أبناء الأرض هناك عوالم تشبه إلى حد كبير كوكبنا الأصلي. ويتجلى ذلك من خلال الحقائق المثيرة للاهتمام التي تم الحصول عليها نتيجة للدراسات التي أجريت على المناطق المحيطة بعمالقة الغاز كوكب المشتري وزحل. وبطبيعة الحال، لا توجد أنهار أو بحيرات ذات مياه صافية ونظيفة، والعشب ليس أخضر في السهول التي لا نهاية لها، ولكن في ظل ظروف معينة يمكن للبشرية أن تبدأ في تطويرها. أحد هذه الأجسام في النظام الشمسي هو تيتان، أكبر قمر صناعي لكوكب زحل.

تمثيل أكبر أقمار زحل

تيتان اليوم يقلق ويشغل أذهان المجتمع الفلكي، على الرغم من أننا نظرنا مؤخرًا إلى هذا الجسم السماوي، مثل الأجسام الأخرى المماثلة في النظام الشمسي، دون الكثير من الحماس. فقط بفضل رحلات المجسات الفضائية بين الكواكب تم اكتشاف وجود مادة سائلة في هذا الجسم السماوي. اتضح أنه ليس بعيدًا عنا يوجد عالم به بحار ومحيطات، بسطح صلب، محاط بغلاف جوي كثيف، يشبه إلى حد كبير هيكل الغلاف الجوي للأرض. حجم قمر زحل مثير للإعجاب أيضًا. ويبلغ قطرها 5152 كم، في 273 كم. أكثر من عطارد، أول كوكب في النظام الشمسي.

وكان يُعتقد سابقًا أن قطر تيتان يبلغ 5550 كيلومترًا. تم الحصول على بيانات أكثر دقة حول حجم القمر الصناعي في عصرنا هذا، وذلك بفضل رحلات المركبة الفضائية Voyager 1 ومهمة المسبار Cassini-Huygens. وتمكن الجهاز الأول من اكتشاف الغلاف الجوي الكثيف على القمر الصناعي، كما أتاحت بعثة كاسيني قياس سماكة غلاف الهواء والغاز الذي يزيد عن 400 كيلومتر.

تبلغ كتلة تيتان 1.3452·10²³ كجم. في هذا المؤشر هو أدنى من الزئبق، وكذلك في الكثافة. يتمتع الجسم السماوي البعيد بكثافة منخفضة - فقط 1.8798 جم / سم مكعب. تشير هذه البيانات إلى أن بنية القمر الصناعي لكوكب زحل تختلف بشكل كبير عن بنية الكواكب الأرضية، والتي تعتبر أكبر حجمًا وأثقل. وهو أكبر الأجرام السماوية في نظام زحل، إذ تبلغ كتلته 95% من كتلة الأقمار الـ61 الأخرى المعروفة للعملاق الغازي.

موقع أكبر تيتان مناسب أيضًا. ويدور في مدار يبلغ نصف قطره 1,221,870 كيلومترا وبسرعة 5.57 كيلومترا في الثانية، ويقع خارج حلقات زحل. مدار هذا الجرم السماوي له شكل دائري تقريبًا ويقع في نفس مستوى خط استواء زحل. تبلغ الفترة المدارية لتيتان حول كوكبه الأم حوالي 16 يومًا. علاوة على ذلك، في هذا الجانب، تيتان مطابق لقمرنا، الذي يدور حول محوره بشكل متزامن مع مالكه. يتم توجيه القمر الصناعي دائمًا نحو الكوكب الأم من جانب واحد. تضمن الخصائص المدارية لأكبر قمر زحل تغير الفصول عليه، ولكن نظرًا للمسافة الكبيرة لهذا النظام من الشمس، فإن الفصول على تيتان طويلة جدًا. انتهى موسم الصيف الأخير على تيتان في عام 2009.

وهو يشبه في حجمه وكتلته أكبر قمرين صناعيين آخرين في النظام الشمسي - جانيميد وكاليستو. تشير هذه الأحجام الكبيرة إلى نظرية كوكبية حول أصل هذه الأجرام السماوية. وهذا ما يؤكده سطح القمر الصناعي الذي توجد عليه آثار نشاط بركاني نشط، وهي سمة مميزة للكواكب الأرضية.

ولأول مرة، تم الحصول على صورة لسطح القمر الصناعي لكوكب زحل باستخدام مسبار هويجنز، الذي هبط بسلام على سطح هذا الجسم السماوي في 14 يناير 2005. لقد أعطت نظرة سريعة على الصور كل الأسباب للاعتقاد بأن عالمًا غامضًا جديدًا ينفتح أمام أبناء الأرض، ويعيش حياته الكونية الخاصة. هذا ليس القمر، هامدًا ومهجورًا. هذا عالم البراكين وبحيرات الميثان. ويُعتقد أن هناك محيطًا شاسعًا تحت السطح، ربما يتكون من الأمونيا السائلة أو الماء.

هبوط هيغنز

تاريخ اكتشاف تيتان

كان جاليليو أول من خمن وجود أقمار زحل. وبدون القدرة التقنية على مراقبة مثل هذه الأجسام البعيدة، تنبأ غاليليو بوجودها. فقط Huygens، الذي كان لديه بالفعل تلسكوب قوي قادر على تكبير الأشياء 50 مرة، بدأ في استكشاف زحل. كان هو الذي تمكن من اكتشاف مثل هذا الجسم السماوي الكبير الذي يدور حول عملاق غازي حلقي. وقع هذا الحدث في عام 1655.

ومع ذلك، كان على اسم الجسم السماوي الجديد أن ينتظر. في البداية، اتفق العلماء على تسمية الجسم السماوي المكتشف تكريما لمكتشفه. وبعد أن اكتشفت كاسيني الإيطالية أقمارًا أخرى تابعة للعملاق الغازي، اتفقت على ترقيم الأجرام السماوية الجديدة لنظام زحل.

لم تستمر هذه الفكرة، حيث تم اكتشاف أشياء أخرى في وقت لاحق بالقرب من زحل.

الترميز الذي نستخدمه اليوم اقترحه الإنجليزي جون هيرشل. وتم الاتفاق على أن تحمل أكبر الأقمار الصناعية أسماء أسطورية. وبفضل حجمه، جاء تيتان في المرتبة الأولى في هذه القائمة. تلقت أقمار زحل السبعة الكبيرة المتبقية أسماء تتوافق مع أسماء العمالقة.

أجواء تيتان ومميزاتها

من بين الأجرام السماوية في النظام الشمسي، ربما يكون تيتان هو الغلاف الجوي الأكثر فضولًا. تبين أن الغلاف الجوي للقمر الصناعي عبارة عن طبقة كثيفة من السحب، والتي منعت لفترة طويلة الوصول البصري إلى سطح الجسم السماوي. كثافة طبقة الهواء والغاز عالية جدًا لدرجة أن الضغط الجوي على سطح تيتان أعلى بمقدار 1.6 مرة من المعلمات الأرضية. بالمقارنة مع الغلاف الجوي للأرض، يتمتع الغلاف الجوي على تيتان بسماكة كبيرة.

المكون الرئيسي لجو التيتانيوم هو النيتروجين، حيث تبلغ حصته 98.4٪. ما يقرب من 1.6٪ يأتي من الأرجون والميثان، والتي توجد بشكل رئيسي في الطبقات العليا من الغلاف الجوي. وبمساعدة المسابير الفضائية تم اكتشاف مركبات غازية أخرى في الغلاف الجوي:

• الأسيتيلين.
• ميثيل الأسيتيلين
• ثنائي الأسيتيلين.
• الإيثان.
• البروبان.
• ثاني أكسيد الكربون.

ويوجد السيانيد والهيليوم وأول أكسيد الكربون بكميات صغيرة. لم يتم اكتشاف أي أكسجين حر في الغلاف الجوي لتيتان.

وعلى الرغم من هذه الكثافة العالية للغلاف الجوي والغازي للقمر الصناعي، فإن عدم وجود مجال مغناطيسي قوي ينعكس على حالة الطبقات السطحية للغلاف الجوي. تتعرض الطبقات العليا من الغلاف الجوي للرياح الشمسية والإشعاع الكوني. يتفاعل النيتروجين (N) تحت تأثير هذه العوامل، مكونًا عددًا من المركبات المثيرة للاهتمام التي تحتوي على النيتروجين. وتستقر معظم بعض المركبات على سطح القمر الصناعي، مما يمنحه لونًا برتقاليًا قليلًا. القصة مع الميثان مثيرة للاهتمام أيضًا. تكوينه في الغلاف الجوي لتيتان مستقر، على الرغم من أن هذا الغاز الخفيف قد يتبخر منذ فترة طويلة بسبب التأثيرات الخارجية.

بالنظر إلى الغلاف الجوي للقمر الصناعي طبقة تلو الأخرى، يمكنك ملاحظة تفاصيل مثيرة للاهتمام. تمتد القشرة الهوائية على تيتان في الارتفاع وتنقسم بوضوح إلى طبقتين - قريبة من السطح وعالية الارتفاع. تبدأ طبقة التروبوسفير على ارتفاع 35 كم. وينتهي بالتروبوبوز على ارتفاع 50 كم. هناك درجات حرارة منخفضة باستمرار تصل إلى -170 درجة مئوية. علاوة على ذلك، مع الارتفاع، تنخفض درجة الحرارة إلى -120 درجة مئوية. يبدأ الغلاف الأيوني لتيتان على ارتفاع 1000-1200 كم.

ومن المفترض أن هذا التكوين للغلاف الجوي لتيتان يرجع إلى ماضيه البركاني النشط. طبقات الهواء المشبعة ببخار الأمونيا، تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية الكونية، تتحلل إلى النيتروجين والهيدروجين، والمكونات الأخرى هي نتيجة للتفاعلات الفيزيائية والكيميائية. كونه أثقل، غرق النيتروجين وأصبح المكون الرئيسي للغلاف الجوي للتيتانيوم. تبخر الهيدروجين بسبب قوى الجاذبية الضعيفة للقمر الصناعي إلى الفضاء الخارجي.

تساهم طبقات الغلاف الجوي لتيتان وتفاعل تركيبه الكيميائي مع المجال المغناطيسي للجرم السماوي في حقيقة أن القمر الصناعي له مناخه الخاص. تتغير الفصول على تيتان مثل الفصول على الأرض. في الوقت الذي يواجه فيه جانب واحد من القمر الصناعي الشمس، يدخل تيتان في فصل الصيف. وتحتدم العواصف والأعاصير في جوها. تكون طبقات الهواء التي تسخنها أشعة الشمس في حالة حمل حراري مستمر، مما يولد رياحًا قوية وحركات كبيرة للكتل السحابية. وعلى ارتفاعات 30 كم، تصل سرعة الرياح إلى 30 م/ث. كلما كان أعلى، كلما كان اضطراب الكتل الهوائية أكثر كثافة وقوة. على عكس الأرض، تتركز كتل السحب على تيتان في المناطق القطبية.

ويفسر تركيز غاز الميثان في الغلاف الجوي العلوي ارتفاع درجة الحرارة على سطح القمر الصناعي بسبب ظاهرة الاحتباس الحراري. ومع ذلك، فإن وجود الجزيئات العضوية في الكتل الهوائية يسمح للأشعة فوق البنفسجية بالاختراق بحرية في كلا الاتجاهين، مما يؤدي إلى تبريد الطبقة السطحية لقشرة التيتانيوم. درجة حرارة السطح -180 درجة مئوية. الفرق بين درجات الحرارة عند القطبين وعند خط الاستواء ضئيل - 3 درجات فقط.

يتسبب الضغط المرتفع ودرجات الحرارة المنخفضة في تبخر (تجميد) جزيئات الماء الموجودة في الغلاف الجوي للقمر الصناعي بشكل كامل.

هيكل القمر الصناعي: من الغلاف الخارجي إلى القلب

استندت الافتراضات والتخمينات حول بنية مثل هذا الجسم السماوي الكبير بشكل أساسي إلى بيانات من الملاحظات البصرية الأرضية. دفع الغلاف الجوي الكثيف لتيتان العلماء نحو فرضية أن التركيب الغازي للقمر الصناعي يشبه تكوين الكوكب الأم. لكن بعد رحلات المسبارين الفضائيين بايونير 11 وفوياجر 2، أصبح من الواضح أننا نتعامل مع جرم سماوي هيكله صلب ومستقر.

يُعتقد اليوم أن تيتان لديه قشرة مشابهة لقشرة الأرض. ويبلغ قطر النواة حوالي 3400 كيلومتر، وهو أكثر من نصف قطر الجرم السماوي. توجد بين اللب والقشرة طبقة جليدية تختلف في تركيبها. ومن المحتمل أن يتحول الجليد عند أعماق معينة إلى بنية سائلة. أشارت مقارنة الصور الملتقطة من المركبة الفضائية كاسيني بفارق عامين إلى وجود إزاحة للطبقة السطحية للقمر الصناعي. أعطت هذه المعلومات العلماء سببًا للاعتقاد بأن سطح القمر الصناعي يرتكز على طبقة سائلة تتكون من الماء والأمونيا الذائبة. يحدث إزاحة القشرة نتيجة لتفاعل قوى الجاذبية والدورة الجوية.

تركيبة تيتان عبارة عن خليط من الجليد وصخور السيليكات بنسب متساوية، وهي تشبه إلى حد كبير البنية الداخلية لجانيميد وتريتون. ومع ذلك، وبسبب وجود قذيفة هوائية كثيفة، فإن هيكل القمر الصناعي له اختلافاته وخصائصه الخاصة.

الملامح الرئيسية للقمر الصناعي البعيد

إن وجود الغلاف الجوي لتيتان وحده يجعله فريدًا ومثيرًا للاهتمام لمزيد من الدراسة. شيء آخر هو أن أهم ما يميز القمر الصناعي البعيد لزحل هو وجود كميات كبيرة من السائل عليه. يتميز هذا الكوكب الفاشل بوجود البحيرات والبحار، حيث تتناثر بدلاً من الماء موجات من غاز الميثان والإيثان. يحتوي القمر الصناعي على تراكمات من الجليد الفضائي على سطحه، والتي ترجع أصلها إلى الماء والأمونيا.

وجاءت الأدلة على وجود مادة سائلة على سطح تيتان من خلال صور لحوض سباحة ضخم، تبلغ مساحته أكبر من حجم بحر قزوين. يسمى البحر الضخم من الهيدروكربونات السائلة ببحر كراكن. ومن حيث تركيبه فهو خزان طبيعي ضخم من الغازات المسالة: الإيثان والبروبان والميثان. تراكم كبير آخر للسوائل على تيتان هو بحر ليجيا. وتتركز معظم البحيرات في نصف الكرة الشمالي لتيتان، مما يزيد بشكل كبير من انعكاس الجرم السماوي البعيد. وبعد مهمة كاسيني، أصبح من الواضح أن السطح مغطى بنسبة 30-40% بمواد سائلة متجمعة في البحار والبحيرات الطبيعية.

تساهم هذه الكمية الهائلة من الميثان والإيثان الموجودين في حالة تجميد في تطوير أشكال معينة من الحياة. لا، لن تكون هذه كائنات أرضية مألوفة، ولكن في مثل هذه الظروف قد توجد كائنات حية على تيتان. يوجد على القمر الصناعي ما يكفي من المكونات والمواد الكيميائية لتكوين الكائنات الحية ووجودها لاحقًا.

الجدول الزمني لأبحاث تيتان الحديثة

بدأ الأمر كله بمهمة متواضعة للمسبار الأمريكي بايونير 11، الذي تمكن في عام 1979 من تزويد العلماء بالصور الأولى لقمر صناعي بعيد. لفترة طويلة، كانت المعلومات الواردة من مجلس بايونير ذات أهمية قليلة لعلماء الفيزياء الفلكية. وجاء التقدم في دراسة أطراف زحل بعد زيارات فوياجرز لهذه المنطقة من النظام الشمسي، والتي قدمت صورًا أكثر تفصيلاً للقمر الصناعي تم التقاطها من مسافة 5000 كيلومتر. وقد حصل العلماء على بيانات أكثر دقة عن حجم هذا العملاق، وتم تأكيد النسخة المتعلقة بوجود غلاف جوي كثيف للقمر الصناعي.

رحلة الرائد

زودت صور الأشعة تحت الحمراء التي التقطها تلسكوب هابل الفضائي العلماء بمعلومات حول تكوين الغلاف الجوي للقمر الصناعي. ولأول مرة، تم تحديد المناطق المضيئة والمظلمة على قرص الكوكب، والتي ظلت طبيعتها غير معروفة. ولأول مرة، ولدت نظرية مفادها أن سطح تيتان مغطى في بعض الأماكن بالجليد، مما يزيد من انعكاسية الجرم السماوي.

جاء النجاح في مجال البحث بالمعلومات الواردة من محطة كاسيني الأوتوماتيكية بين الكواكب. تم إطلاق مهمة كاسيني في عام 1997، وهي عبارة عن تطوير شامل لوكالة الفضاء الأوروبية في وكالة ناسا. أصبح زحل هو المحور الرئيسي للبحث، لكن أقماره الصناعية لم تمر دون أن يلاحظها أحد. لذا، لدراسة تيتان، شمل برنامج الرحلة مرحلة هبوط مسبار هويجنز على سطح قمر زحل. هذا الجهاز، الذي تم إنشاؤه بجهود المتخصصين في وكالة ناسا ووكالة الفضاء الإيطالية، الذين قرر فريقهم الاحتفال بالذكرى السنوية لمواطنهم المجيد جيوفاني كاسيني، كان من المفترض أن ينزل إلى سطح تيتان.

كاسيني في مدار زحل

واصلت كاسيني عملها في محيط زحل لمدة 4 سنوات. خلال هذا الوقت، حلقت المركبة الفضائية بالقرب من تيتان عشرين مرة، واستقبلت باستمرار بيانات جديدة حول القمر الصناعي وسلوكه. يعتبر الهبوط الوحيد لمسبار هويجنز على تيتان، والذي حدث في 14 مارس 2007، بمثابة نجاح كبير للمهمة بأكملها. ورغم ذلك، ونظراً للقدرات التقنية التي تتمتع بها محطة كاسيني وإمكاناتها الكبيرة، فقد تقرر مواصلة الأبحاث حول زحل وأقماره حتى عام 2017.

زودت رحلة كاسيني وهبوط هويجنز العلماء بمعلومات شاملة حول ماهية تيتان في الواقع. أظهرت صور وفيديوهات لسطح قمر زحل أن الطبقات العليا من القشرة الأرضية عبارة عن خليط من التراب والجليد الغازي. شظايا التربة الرئيسية هي الحجارة والحصى. المناظر الطبيعية في تيتان عبارة عن تناوب بين المرتفعات والأراضي المنخفضة الوعرة. أثناء الهبوط، تم التقاط صور للمناظر الطبيعية، حيث تم تحديد مجاري الأنهار والسواحل بشكل واضح.

صورة تيتان من Huygens

تيتان اليوم وغدا

من غير المعروف كيف ستنتهي الدراسة الإضافية لأكبر قمر صناعي. ومن المتوقع أن تسلط الظروف التي تم إنشاؤها في المختبرات الأرضية، المشابهة لتلك الموجودة على تيتان، الضوء على إمكانية وجود أشكال الحياة. لم يتم التخطيط بعد لرحلات المسابر الفضائية إلى هذه المنطقة من الفضاء. المعلومات التي تم الحصول عليها كافية لمحاكاة تيتان في الظروف الأرضية. سيحدد الوقت مدى فائدة هذه الدراسات. لا يسعنا إلا أن ننتظر ونأمل أن يكشف تيتان عن أسراره في المستقبل، مما يعطي الأمل في تطوره.

اسم القمر الصناعي:التيتانيوم.

القطر: 5152 كم؛

المساحة السطحية: 83,000,000 كيلومتر مربع؛

الحجم: 715.66×10 8 كيلومتر مكعب؛

الوزن: 1.35×10 23 كجم؛

كثافة ر: 1880 كجم/م3;

فترة التناوب: 15.95 يومًا؛

فترة التداول: 15.95 يومًا؛

المسافة من زحل: 1,161,600 كم؛

السرعة المدارية: 5.57 كم/ثانية؛

طول خط الاستواء: 16,177 كم؛

الميل المداري: 0.35 درجة؛

التسريع السقوط الحر : 1.35 م/ث²؛

الأقمار الصناعية : زحل

التيتانيوم- أكبر قمر صناعي لكوكب زحل، وكذلك ثاني أكبر قمر صناعي في المجموعة الشمسية. لفترة طويلة كان يعتقد أن تيتان هو أكبر قمر في النظام الشمسي. منذ الأبحاث الحديثة، اهتم العلماء بحجم قمر المشتري جانيميد، الذي يبلغ نصف قطره (2634 كم) أكبر بـ 58 كم من قطر تيتان (2576 كم). إن قمر زحل ليس أكبر من الأقمار الأخرى فحسب، بل حتى من بعض الكواكب. على سبيل المثال، يبلغ نصف قطر أول كوكب من الشمس، عطارد، 2440 كيلومترًا، أي أقل بـ 136 كيلومترًا من نصف قطر تيتان، وآخر كوكب في المجموعة الشمسية، بلوتو، أصغر حجمًا بـ 10 مرات من حجم القمر الصناعي. . حجم تيتانومن بين الكواكب فهو قريب من المريخ (نصف قطره 3390 كم)، وأحجامه بنسبة 1:2.28 (لصالح المريخ). بالإضافة إلى ذلك، تيتان هو الجسم الأكثر كثافة بين جميع أقمار زحل. وكتلة القمر الأكبر أكبر من أقمار زحل الأخرى مجتمعة. يمثل تيتان أكثر من 95% من كتلة جميع أقمار زحل. وهذا يشبه إلى حد ما نسبة كتلة الشمس وجميع الأجسام الأخرى في النظام الشمسي. حيث تشكل كتلة النجم أكثر من 99% من كتلة المجموعة الشمسية بأكملها. الكثافة والكتلةوزن تيتان 1880 كجم/م3 و1.35×1023 كجم مشابه لأقمار المشتري جانيميد (1936 كجم/م3، 1.48×1023 كجم) وكاليستو (1834 كجم/م3، 1.08×1023 كجم).
تيتان هو القمر الصناعي الثاني والعشرون لكوكب زحل. مداره أبعد من مدار ديوني وتيثيس وإنسيلادوس، ولكنه أقرب بثلاث مرات تقريبًا من مدار إيابيتوس. ويقع تيتان خارج حلقات زحل على مسافة 1,221,900 كيلومتر من مركز الكوكب ولا يبعد أكثر من 1,161,600 كيلومتر عن الطبقات الخارجية للغلاف الجوي لزحل. يكمل القمر الصناعي دورة كاملة في حوالي 16 يومًا أرضيًا، أو بشكل أكثر دقة في 15 يومًا و22 ساعة و41 دقيقة، بمتوسط ​​سرعة 5.57 كم/ثانية. وهذا أسرع بـ 5.5 مرة من دوران القمر حول الأرض. مثل القمر والعديد من أقمار الكواكب الأخرى في النظام الشمسي، يتمتع تيتان بدوران متزامن بالنسبة للكوكب، نتيجة قوى المد والجزر. وهذا يعني أن فترات الدوران حول محوره والدوران حول زحل تتطابقان، والقمر يدور دائمًا نحو الكوكب بنفس الجانب. على تيتان، كما هو الحال على الأرض، هناك تغير في الفصول، حيث يميل محور دوران زحل بالنسبة إلى خط الاستواء بمقدار 26.73 درجة. ومع ذلك، فإن الكوكب بعيد جدًا عن الشمس (1.43 مليار كيلومتر) لدرجة أن هذه الفصول المناخية تستمر 7.5 سنة لكل منها. وهذا يعني أن الشتاء والربيع والصيف والخريف على زحل وأقماره الصناعية، بما في ذلك تيتان، يتناوبون كل 30 عامًا - وهذا بالضبط هو الوقت الذي يستغرقه النظام الساتوريللالتفاف حول الشمس بشكل كامل.

تم اكتشاف تيتان، مثل جميع الأقمار الصناعية الكبيرة الأخرى للنظام الشمسي، في العصور الوسطى. على الرغم من أن البصريات والتلسكوبات في ذلك الوقت كانت أدنى بكثير من تلك الحديثة، إلا أنه في 25 مارس 1655، اكتشف عالم الفلك كريستيان هويجنزتمكن من ملاحظة جسم لامع بالقرب من زحل، والذي، كما أثبت، يظهر كل 16 يومًا في نفس المكان على قرص زحل وبالتالي يدور حول الكوكب. بعد أربع ثورات من هذا القبيل، في يونيو 1655، عندما كانت حلقات زحل في ميل منخفض بالنسبة للأرض ولم تتداخل مع المراقبة، كان هيغنز مقتنعًا أخيرًا بأنه اكتشف قمرًا صناعيًا لزحل. وكانت هذه هي المرة الثانية منذ اختراع التلسكوب التي يتم فيها اكتشاف قمر صناعي، بعد 45 عاما من اكتشافه. جاليليوأربعة أكبر أقمار كوكب المشتري. منذ ما يقرب من قرنين من الزمان، لم يكن للقمر الصناعي اسم محدد. تم اقتراح الاسم الحقيقي لتيتان من قبل جون هيرشل، عالم الفلك والفيزيائي الإنجليزي، في عام 1847، تكريمًا لتيتان، شقيق كرونوس.

حجم تيتان (أسفل اليسار) مقارنة بالقمر (أعلى اليسار) والأرض (يمين).

تيتان أصغر بـ 15 مرة من الأرض وأكبر بـ 3.3 مرة من القمر

الجو والمناخ

تيتان هو القمر الصناعي الوحيد في النظام الشمسي الذي يتمتع بغلاف جوي كثيف وسميك إلى حد ما. وينتهي على ارتفاع حوالي 400 كيلومتر من سطح القمر الصناعي، وهو أعلى بمقدار 4.7 مرة من الغلاف الجوي للأرض (يتم أخذ الحد التقليدي بين الغلاف الجوي للأرض والفضاء خط كرمانعلى ارتفاع 85 كم عن سطح الأرض). يبلغ متوسط ​​كتلة الغلاف الجوي لتيتان 4.8 × 10 20 كجم، وهو ما يقرب من 100 مرة أثقل من هواء الأرض (5.2 × 10 18 كجم). ومع ذلك، نظرًا لضعف الجاذبية، فإن تسارع الجاذبية على القمر الصناعي يبلغ 1.35 م/ث² فقط - أضعف بـ 7.3 مرات من جاذبية الأرض، وبالتالي، مع انخفاض الضغط على سطح تيتان، يرتفع فقط إلى 146.7 كيلو باسكال (1.5 مرة فقط). الغلاف الجوي للأرض). يتشابه الغلاف الجوي لتيتان في كثير من النواحي مع الغلاف الجوي للأرض. وتنقسم طبقاتها السفلية أيضًا إلى التروبوسفير والستراتوسفير. في طبقة التروبوسفير، تنخفض درجة الحرارة مع الارتفاع، من -179 درجة مئوية على السطح إلى -203 درجة مئوية على ارتفاع 35 كم (على الأرض، تنتهي طبقة التروبوسفير على ارتفاع 10-12 كم). وتمتد منطقة التروبوبوز الواسعة حتى ارتفاع 50 كيلومترًا، حيث تظل درجة الحرارة ثابتة تقريبًا. وبعد ذلك تبدأ درجة الحرارة في الارتفاع متجاوزة الستراتوسفير والميزوسفير - على بعد حوالي 150 كم من السطح. في الأيونوسفيرعلى ارتفاع 400-500 كم، ترتفع درجة الحرارة إلى الحد الأقصى - حوالي -120-130 درجة مئوية.

يتكون الغلاف الجوي لتيتان بالكامل تقريبًا من 98.4% من النيتروجين، والنسبة المتبقية 1.6% عبارة عن الميثان والأرجون، والتي تسود بشكل رئيسي في الغلاف الجوي العلوي. في هذا أيضًا، يشبه القمر الصناعي كوكبنانظرًا لأن تيتان والأرض هما الجسمان الوحيدان في النظام الشمسي الذي يتكون غلافه الجوي في الغالب من النيتروجين (يبلغ تركيز النيتروجين على سطح الأرض 78.1٪). لا يمتلك تيتان مجالًا مغناطيسيًا كبيرًا، لذا فإن الطبقات العليا من غلاف الهواء معرضة بشدة للرياح الشمسية والإشعاع الكوني. في الغلاف الجوي العلويتحت تأثير الإشعاع الشمسي فوق البنفسجي، يشكل الميثان والنيتروجين مركبات هيدروكربونية معقدة. ويحتوي بعضها على 7 ذرات كربون على الأقل. إذا نزل إلى سطح تيتانوانظر للأعلى، ستكون السماء برتقالية، لأن طبقات الغلاف الجوي الكثيفة مترددة تمامًا في إطلاق أشعة الشمس. كما يمكن أن يتشكل هذا اللون من الهواء بواسطة مركبات عضوية، بما في ذلك ذرات النيتروجين الموجودة في الطبقات العليا من الغلاف الجوي.

مقارنة بين الغلاف الجوي للأرض والغلاف الجوي لتيتان. هواء كلا الجسمين بشكل رئيسي

يتكون من النيتروجين: تيتانيوم - 94.8%، أرض - 78.1%. وبالإضافة إلى ذلك، في الطبقات الوسطى

يحتوي التروبوسفير على تيتان، على ارتفاع 8-10 كم، على حوالي 40% من غاز الميثان.

تحت الضغط يتكثف في سحب الميثان. ثم إلى السطح

تهطل أمطار الميثان السائل مثل الماء على الأرض

صورة لتيتان من المركبة الفضائية كاسيني. أَجواء الأقمار الصناعية لذا

كثيفة ومعتمة لدرجة أنه من المستحيل رؤية السطح من الفضاء

موضوع مثير للاهتمام لمناقشة تيتان هو بلا شك مناخ الأقمار الصناعية. يبلغ متوسط ​​درجة الحرارة على سطح تيتان -180 درجة مئوية. وبسبب الجو الكثيف والمعتم، فإن فرق درجة الحرارة بين القطبين وخط الاستواء لا يتجاوز 3 درجات. تعمل درجات الحرارة المنخفضة والضغط المرتفع على مقاومة ذوبان الجليد المائي، مما يؤدي إلى عدم وجود مياه تقريبًا في الغلاف الجوي. عند السطح، يتكون الهواء بالكامل تقريبًا من النيتروجين، ومع ارتفاعه، يقل تركيز النيتروجين، ويزداد محتوى الإيثان C2H6 والميثان CH4. وعلى ارتفاع 8-16 كم ترتفع الرطوبة النسبية للغازات إلى 100% وتتكاثف في الغازات المفرغة غيوم الميثان والإيثان. إن الضغط على تيتان كافٍ للحفاظ على هذين العنصرين ليس في الحالة الغازية، كما هو الحال على الأرض، ولكن في الحالة السائلة. من وقت لآخر، عندما تتراكم السحب ما يكفي من الرطوبة، فإنها تسقط على سطح تيتان، مثل الرواسب الأرضية. أمطار الإيثان والميثانوتشكل أنهارًا وبحارًا وحتى محيطات بأكملها من "الغاز" السائل. وفي مارس 2007، وأثناء اقترابها من القمر الصناعي، اكتشفت المركبة الفضائية كاسيني عدة بحيرات عملاقة في منطقة القطب الشمالي، يصل طول أكبرها إلى 1000 كيلومتر ومساحتها تضاهي بحر قزوين. ووفقاً للدراسات المسبارية والحسابات الحاسوبية، فإن هذه البحيرات تتكون من عناصر الكربون والهيدروجين مثل الإيثان C2H6-79%، والميثان CH4-10%، والبروبان C3H8-7-8%، بالإضافة إلى نسبة صغيرة. محتوى سيانيد الهيدروجين 2-3% وحوالي 1% بوتيلين. مثل هذه البحيرات والبحار، عند الضغط الجوي للأرض (100 كيلو باسكال أو 1 ضغط جوي)، سوف تتبدد في غضون ثوان وتتحول إلى سحب غازية. ستبقى بعض الغازات، مثل البروبان والإيثان، في الأسفل لأنها أثقل من الهواء، لكن الميثان سيرتفع فورًا إلى الأعلى ويتبدد في الغلاف الجوي. أما على تيتان فالأمر مختلف تمامًا. درجات الحرارة المنخفضة والضغط 1.5 مرة أعلى من الأرض تحافظ على كثافة هذه المواد بما يكفي للحالة السائلة. ولا يستبعد العلماء احتمال وجود الحياة على القمر الصناعي لزحل في مثل هذه البحار والبحيرات. على الأرض، تشكلت الحياة بسبب تفاعل ونشاط الماء السائل تيتانفبدلاً من الماء، يمكن استخدام الإيثان والميثان بشكل جيد. ومن الواضح أننا لا نتحدث عن حيوانات كبيرة أو حتى صغيرة، بل عن كائنات مجهرية بسيطة. على سبيل المثال، البكتيريا التي تمتص الهيدروجين الجزيئي وتتغذى على الأسيتيلين وتطلق غاز الميثان. كيف تستنشق حيوانات الأرض الأكسجين وتزفر ثاني أكسيد الكربون.
رياحوعلى سطح القمر الصناعي، تكون سرعتها ضعيفة جدًا، ولا تزيد عن 0.5 م/ث، ولكنها تشتد كلما ارتفعنا. بالفعل على ارتفاع 10-30 كم، تهب الرياح بسرعة 30 م/ث ويتزامن اتجاهها مع اتجاه دوران القمر الصناعي. وعلى ارتفاع 120 كيلومتراً عن السطح تتحول الرياح إلى عواصف دوامية قوية وأعاصير ترتفع سرعتها إلى 80-100 متر في الثانية.

انطباع فني عن بانوراما تيتان. بحيرة الميثان محاطة بالصخور الصخرية

الهياكل الجبلية لها لون أصفر غامق أو بني فاتح وتتناغم بشكل جميل

مع سماء برتقالية اللون، مثل البحر الأزرق - مع الغلاف الجوي الأزرق للأرض

العناصر الرئيسية في دوران وتفاعل الغلاف الجوي هي الميثان والإيثان،
والتي يمكن أن تتشكل في أحشاء تيتان وتنطلق في الهواء عندما
ثورات بركانية. وفي الطبقات السفلية من الغلاف الجوي تتكثف وتتحول إلى سائل
وتشكل السحب ثم تسقط على السطح على شكل أمطار الميثان والإيثان

السطح والهيكل

وينقسم سطح تيتان، مثل معظم أقمار زحل، إلى مناطق مظلمة وخفيفة، تفصل بينهما حدود واضحة. ومثل الأرض، ينقسم سطح القمر الصناعي إلى مناطق برية - قارات وجزء سائل - محيطات وبحار "غازات" سائلة من الميثان والإيثان. في المنطقة الاستوائية القريبة في المنطقة المضيئة تقع أكبر قارة تيتان - زانادو. هذه القارة الضخمة، بحجم أستراليا، عبارة عن تلة مكونة من سلاسل جبلية. ترتفع سلاسل الجبال في البر الرئيسي إلى ارتفاع يزيد عن كيلومتر واحد. على طول منحدراتها، مثل الجداول الأرضية، تتدفق الأنهار السائلة، وتتشكل على الأسطح المستوية بحيرات الميثان. بعض الصخور الأكثر هشاشة معرضة للتآكل، ومن أمطار الميثان وتدفقات الميثان السائل المتدفقة أسفل المنحدرات، تتشكل الكهوف تدريجياً في الجبال. تتشكل المنطقة المظلمة لتيتان بسبب تراكم جزيئات الغبار الهيدروكربوني المتساقطة من الطبقات العليا للغلاف الجوي، والتي تجرفها أمطار الميثان من الارتفاعات العالية وتحملها الرياح إلى المناطق الاستوائية.

من الصعب جدًا أن نقول بالضبط ما هو الهيكل الداخلي لتيتان. من المفترض أن يقع في المركز النواة الصلبةمكونة من صخور يبلغ حجمها ثلثي نصف قطر تيتان (حوالي 1700 كيلومتر). فوق جوهر هو عباءةيتكون من جليد الماء الكثيف وهيدرات الميثان. بسبب قوى المد والجزر لزحل والأقمار الصناعية القريبة، يسخن قلب القمر الصناعي، وتدفع الطاقة المتولدة في الداخل الصخور الساخنة إلى السطح. بالإضافة إلى ذلك، كما هو الحال على الأرض، يحدث التحلل الإشعاعي للعناصر الكيميائية في أعماق تيتان، والذي يعمل بمثابة طاقة إضافية للانفجارات البركانية.

في أبريل 1973، انطلقت مركبة فضائية تابعة لناسا نحو الكواكب العملاقة "بايونير -11". وفي غضون ستة أشهر، أجرى مناورة جاذبية حول كوكب المشتري واتجه نحو زحل. وفي سبتمبر 1979، مر المسبار على مسافة 354 ألف كيلومتر من الغلاف الجوي الخارجي لتيتان. وقد ساعد هذا النهج العلماء على تحديد أن درجة الحرارة على السطح منخفضة جدًا بحيث لا تدعم الحياة. بعد سنوات فوييجر 1اقترب من القمر الصناعي على مسافة 5600 كيلومتر، والتقط العديد من الصور عالية الجودة للغلاف الجوي، وحدد كتلة القمر الصناعي وأبعاده، وكذلك بعض الخصائص المدارية. في التسعينيات، بمساعدة البصريات القوية لتلسكوب هابل، تمت دراسة الغلاف الجوي لتيتان بمزيد من التفصيل - على وجه الخصوص غيوم الميثان. لقد وجد العلماء أن غاز الميثان، مثل بخار الماء، في الطبقات العليا يبلل ويتحول إلى حالة سائلة. ثم، في هذا الشكل، يسقط على السطح كأمطار.

تعتبر المرحلة الأخيرة والأكثر أهمية في دراسة تيتان هي مهمة المحطة الفضائية بين الكواكب " كاسيني-هويجنز". قامت بأول تحليق لها بالقرب من تيتان في 26 أكتوبر 2004، على مسافة 1200 كيلومتر فقط من السطح. ومن هذه المسافة القريبة، أكد المسبار وجودها أنهار وبحيرات الميثان. وبعد شهرين، في 25 ديسمبر، انفصل هيغنز عن المسبار الخارجي وبدأ رحلة غوص لمسافة أربعمائة كيلومتر عبر الطبقات المعتمة للغلاف الجوي لتيتان. واستمر الهبوط ساعتين و28 دقيقة. خلال هذا الوقت، اكتشفت الأجهزة الموجودة على متن الطائرة ضبابًا كثيفًا من غاز الميثان (طبقات من السحب) على ارتفاع 18-19 كم، حيث كان الضغط الجوي حوالي 50 كيلو باسكال (0.5 ضغط جوي). كانت درجة الحرارة الخارجية في بداية الهبوط −202 درجة مئوية، بينما كانت على سطح تيتان حوالي −180 درجة مئوية. ولمنع الاصطدام بسطح القمر الصناعي، نزل الجهاز بمظلة خاصة. وكانت إدارة رحلات الفضاء، التي لاحظت غوص هويجنز، تأمل حقًا في رؤية الميثان السائل على السطح. لكن الجهاز، خلافا للرغبات، غرق على أرض صلبة.

مشروع مستقبلي اسمه "مهمة نظام تيتان زحل". وستكون هذه الرحلة الأولى في التاريخ

خارج الأرض. سيقوم الجهاز بحرث مساحات المحيط من السائل لمدة 3 أشهر.

الميثان والاستمتاع بغروب شمس كوكب زحل العملاق بحلقاته

تيتان هو أكبر قمر صناعي لكوكب زحل والثاني بعد جانيميد في النظام الشمسي. ومع ذلك، إذا قمت بقياس تيتان مع غلافه الجوي، فسيظهر أنه أكبر من جانيميد. تيتان هو الأقرب إلى الكواكب الطبيعية في جميع معالمه: فهو أكبر من عطارد، وغلافه الجوي الكثيف أكثر سمكًا من غلاف الأرض، وسطحه - بالمعنى الجغرافي - يكاد يكون حيويًا مثل سطح كوكبنا.

أظهرت الملاحظات الأرضية قبل بداية عصر الفضاء أن تيتان يتمتع بغلاف جوي كثيف؛ في الواقع، هو الكوكب التابع الوحيد الذي يتمتع بغلاف جوي ممتلئ. أثناء التحليق عبر نظام زحل في عام 1981، اكتشفت فوييجر 2 أن المكون الرئيسي للغلاف الجوي لتيتان هو النيتروجين (N 2)؛ كما أنه يحتوي على الميثان (CH 4) وهيدروكربونات أخرى. أتاحت البيانات المستمدة من تلسكوب هابل الفضائي والتلسكوبات الأرضية في عام 1995 الاشتباه في وجود مساحات كبيرة من الميثان السائل على سطح تيتان. لكن وجود هذه البحيرات الهيدروكربونية لم يتأكد إلا بعد أن بدأ أول قمر صناعي لزحل، كاسيني، أبحاثا مكثفة، ومنها هبط مسبار هويجنز على سطح تيتان في 14 يناير 2005. بدأت بعثة كاسيني-هويجنز، التي نظمتها وكالة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية (وكالة الفضاء الأوروبية) ووكالة الفضاء الإيطالية (ASI) في 15 أكتوبر 1997، ولكن في منتصف عام 2004 فقط وصل الجهاز إلى نظام زحل وبدأ العمل (انظر (ص 16 علامة تبويب الألوان).

تيتان هو ما يقرب من ضعف كتلة القمر ونصف حجمه. لذلك فإن الجاذبية على سطحه تكاد تكون قمرية: فهي أقل بـ 7 مرات من جاذبية الأرض (على القمر - 6 مرات). تبلغ سرعة الهروب الثانية على سطح تيتان 2.6 كم/ث، وعلى القمر 2.4 كم/ث، ومع ذلك، فإن الإقلاع من تيتان سيكون أكثر صعوبة بكثير من الإقلاع من القمر: حيث سيتداخل الغلاف الجوي الكثيف. تكوين الغلاف الجوي لتيتان معروف الآن بالتفصيل: على السطح يتكون من 95% نيتروجين وحوالي 5% ميثان، وفي الستراتوسفير 98.4% نيتروجين و1.4% ميثان. الضغط على السطح أعلى بمقدار 1.45 مرة من الضغط الجوي الطبيعي على الأرض. لكن إذا تذكرنا أن قوة الجاذبية هناك أقل بـ 7 مرات من قوتنا، فمن الواضح أن كتلة عمود الغاز فوق وحدة سطح تيتان أكبر بـ 10 مرات من كتلة الأرض. وبما أن حجم تيتان أصغر بـ 2.5 مرة من مساحة الأرض، فإن مساحة سطحه أصغر بحوالي 6 مرات من مساحة الأرض، مما يعني أن الكتلة الإجمالية للغلاف الجوي لتيتان تبلغ 1.5 مرة كتلة الغلاف الجوي للأرض! ربما يكون هذا هو السبب وراء وجود عدد قليل جدًا من الحفر النيزكية على سطح تيتان: حيث تتباطأ النيازك الصغيرة وتدمر في الغلاف الجوي، ويتم تدمير آثار النيازك الكبيرة بسرعة بسبب المطر والرياح.

سهّل الغلاف الجوي القوي والممتد للغاية لتيتان على المركبة الفضائية الهبوط عليه. وبعد انفصاله عن كاسيني، تحرك مسبار هويجنز نحو تيتان في حالة سبات لمدة ثلاثة أسابيع، ثم بدأ في الاستعداد للهبوط. يعد هبوط Huygens على سطح Titan عملية فريدة من نوعها؛ فيما يلي مراحلها الرئيسية (الساعات:الدقائق بتوقيت وسط أوروبا):

06:51 - يتم تشغيل مصدر الطاقة للأجهزة.

11:13 - بداية الدخول إلى الغلاف الجوي على ارتفاع 1270 كم بسرعة 6 كم/ثانية. يتم تنفيذ الكبح بواسطة درع حراري أمامي.

11:17 - ارتفاع 180 كم، السرعة 400 م/ث، تم نشر شلال طيار بقطر 3 م، وبعد 2.5 ثانية، تم مد المظلة الرئيسية بقطر 8.3 م.

11:18 - الارتفاع 160 كم. تم إسقاط الزجاج الأمامي. بدأنا في استكشاف الغلاف الجوي باستخدام جهاز كروماتوجرافيا الغاز ومطياف الكتلة. يتم جمع الهباء الجوي وتبخيره. تنقل الكاميرا بانوراما للسحب.

11:32 - الارتفاع 125 كم. تم إسقاط المظلة الرئيسية ونشر مظلة مكابح بقطر 3 أمتار لتسريع السقوط والهبوط قبل تفريغ البطاريات بالكامل (شحن 1.8 كيلو وات في الساعة). المسافة إلى كاسيني 60 ألف كيلومتر.

11:49 - الارتفاع 60 كم. مقياس الارتفاع الراداري متضمن؛ قبل ذلك، كان يتم التحكم في العمل بواسطة جهاز توقيت. تبدأ الكاميرا في التقاط صورة بانورامية للسطح. يتم قياس سرعة الرياح (باستخدام تأثير دوبلر لجهاز الإرسال)، ودرجة حرارة الهواء والضغط، والمجال الكهربائي (يتم التحقق من وجود البرق). على ارتفاع عدة مئات من الأمتار من السطح، يتم تشغيل مصباح أبيض للتحليل الطيفي للسطح. يقوم السونار والرادار بقياس المخالفات الأرضية. استغرق هبوط هويجنز إلى الغلاف الجوي لتيتان حوالي 2.5 ساعة.

13:34 - لمس الأرض بسرعة 4.5 م/ث. وتعمل الكاميرا والميكروفون ومقاييس التسارع والسونار على قياس عمق السائل إذا كان الهبوط في البحر. لكن تبين أن التربة الموجودة أسفل الجهاز موثوقة، ولها خواص ميكانيكية مشابهة للرمل الرطب أو الطين. عند الاصطدام، توغل الجهاز في الأرض بعمق حوالي 15 سم، وفي غضون ساعتين، قام بنقل البيانات من السطح بسرعة 8 كيلوبت/ثانية.

15:44 - كاسيني تتجاوز الأفق نهاية نقل البيانات. توجه كاسيني هوائيها نحو الأرض وتبدأ في بث البيانات المسجلة من هويجنز.

وهبط المسبار جنوب خط الاستواء مباشرة، على حافة التلال الجليدية وسط بحر رملي ضخم. تُظهر صورة المناظر الطبيعية المحيطة بضع كثبان طويلة على مسافة، لكن موقع الهبوط نفسه يشبه إلى حد كبير مجرى مائي مليء بالأحجار المرصوفة بالحصى فوق الرمال. درجة حرارة سطح تيتان منخفضة جدًا: -180 درجة مئوية. وتقترب درجة الحرارة هذه من النقطة الثلاثية للميثان، كما تقترب درجة حرارة سطح الأرض من النقطة الثلاثية للماء. عند درجة الحرارة هذه، تتعايش الحالات الغازية والسائلة والصلبة للمادة. فكما تحدث دورة المياه في طبيعة الأرض، يجب أن تحدث دورة الميثان على تيتان. في الواقع، يلعب الميثان (الممزوج بالإيثان وغيره من الهيدروكربونات) نفس الدور الذي يلعبه الماء على الأرض: فهو يتبخر من البحيرات، ويشكل السحب، ويتساقط على شكل أمطار، ويشكل قنوات عبر الوديان ويتدفق عائداً إلى البحيرات.

تُظهر دراسة الصور أن المشهد الطبيعي لتيتان يتشكل جزئيًا بسبب هطول الأمطار والتدفق السريع للسائل عبر السطح. ولكن، على عكس الأرض، وصلت هذه الدورة الهيدرولوجية على تيتان إلى حالة متطرفة. وعلى الأرض، تكفي حرارة الشمس لتبخير حوالي متر واحد من الماء سنويًا. لكن الغلاف الجوي لا يمكنه أن يحمل سوى بضعة سنتيمترات من الرطوبة المترسبة قبل أن تتكثف السحب وتهطل الأمطار، لذلك يتميز طقس الأرض بأمطار خفيفة تسقط بضعة سنتيمترات من الماء على فترات أسبوع أو أسبوعين. على تيتان، يؤدي نقص الحرارة الشمسية إلى تبخر حوالي 1 سم فقط من الميثان السائل سنويًا، لكن غلافه الجوي القوي قادر على الاحتفاظ في شكل غازي بكمية الميثان المقابلة لحوالي 10 أمتار من السائل المستقر. ولذلك ينبغي أن يتميز تيتان بأمطار غزيرة نادرة، مما يؤدي إلى حدوث سيول سريعة، وفي الفترات الفاصلة بين هذه الفيضانات - فترات جفاف تمتد لقرون. ومن المحتمل أنه كان هناك أيضًا فيضان في موقع هبوط Huygens منذ بعض الوقت. يعتقد علماء المناخ أن دورات الطقس القوية لتيتان هي نسخة متطرفة لما يمكن أن يحدث على الأرض نتيجة لظاهرة الاحتباس الحراري. ومع ارتفاع درجة حرارة طبقة التروبوسفير للأرض، فإنها ستكون قادرة على الاحتفاظ بمزيد من الرطوبة، وبالتالي ستصبح الأعاصير والجفاف أكثر شدة.

لذا فإن تيتان هو نسخة متجمدة من الأرض، حيث يحتوي على الميثان بدلاً من الماء، والماء بدلاً من الصخور، ودورات الطقس تستمر لقرون. ومن المحتمل جدًا أن يشبه الغلاف الجوي لتيتان الغلاف الجوي للأرض الفتية خلال فترة ظهور الحياة عليها. علاوة على ذلك: يشير متوسط ​​كثافة تيتان (1.88 جم/سم مكعب) إلى أنه نصف صخري (لب)، ونصف مائي (وشاح وقشرة)، ومغطى بالهيدروكربونات. تتنبأ النماذج الرياضية بأن سمك القشرة الجليدية يبلغ حوالي 50 كيلومترًا، ويوجد أسفلها محيط من الماء السائل، ربما يحتوي على الأمونيا. وينبغي أن يصل عمق محيط "الأمونيا" إلى مئات الكيلومترات. ويعتقد بعض العلماء أنه قد تكون هناك حياة هناك.

ومن المقرر أن تستمر كاسيني في العمل حتى عام 2017. وفي الفترة من يوليو 2004 إلى سبتمبر 2010، قامت بـ 72 تحليقًا بالقرب من تيتان، وأرسلت صورًا رادارية لسطحه وصورًا بالأشعة تحت الحمراء. وعندما أصبح الباحثون مهتمين بمصدر الضباب الدخاني في الغلاف الجوي لتيتان، قامت كاسيني، وهي تحلق عبر الطبقات العليا من غلافه الجوي على ارتفاع حوالي 1000 كيلومتر، بجمع وتحليل عينات من هذا الضباب. توقع العلماء أن يتكون الضباب من هيدروكربونات خفيفة مثل الإيثان، بوزن جزيئي قدره 30. لكن كاسيني وجدت وفرة غير متوقعة من الجزيئات العضوية الثقيلة، بما في ذلك البنزين والأنثراسين والجزيئات الكبيرة التي تبلغ كتلتها 2000 أو أكثر. وتتكون هذه المواد من غاز الميثان الموجود في الغلاف الجوي تحت تأثير أشعة الشمس. ومن المحتمل أنها تتكثف تدريجيًا إلى جزيئات أكبر وتغوص إلى السطح، لكن تفاصيل هذه العملية غير واضحة.

كما نرى، أصبح الكوكب الصغير الرائع تيتان مثيرًا للاهتمام أكثر فأكثر. لا توجد صعوبات أساسية متوقعة في دراسة تيتان. ويجري بالفعل تطوير "مركبات تيتان الجوالة"، بالإضافة إلى المجسات العائمة والطائرة، للقيام برحلات استكشافية إليها. نشاط ممتع لمهندسي الفضاء!

المعلومات الإجمالية

يبلغ قطر تيتان 5152 كم، مما يجعله أكبر من قطر القمر بحوالي 50%. اكتشف كريستيان هويجنز، عالم الفيزياء والميكانيكا والرياضيات والفلك الهولندي الشهير، تيتان باعتباره أول قمر لزحل في عام 1655.

وكان علماء الفلك لفترة طويلة يعتقدون أن قطره يبلغ 5550 كيلومترا، واحتل المرتبة الأولى. تم اكتشاف الأبعاد الحقيقية لاحقًا بفضل المركبة الفضائية Voyager 1.

سطح هذا القمر الضخم

وحتى عام 2004، لم يعرف العلماء كيف يبدو سطح هذا الجرم السماوي المجهول، لأن... كان تيتان، أحد أقمار زحل، مغلفًا بالكامل بغلاف جوي كثيف بشكل لا يصدق، مما يجعل من الصعب دراسته. ولكن بعد هبوط جهاز كاسيني-هويجنز على سطحه، تم حل جميع الأسئلة.

ما نعرفه الآن هو أن سطحه لا يزال فتيًا جدًا وفقًا للمعايير الجيولوجية، ومغطى بالمواد العضوية الرسوبية والجليد المائي. وكلها تقريبًا مسطحة، باستثناء عدد قليل من الجبال والحفر. درجة حرارة السطح 170-180 درجة مئوية تحت الصفر. يتكون الغلاف الجوي بشكل رئيسي من النيتروجين وبعض الإيثان والميثان.

يعد البحر الهيدروكربوني في ليجيا ثاني أكبر مسح راداري لكاسيني

وتغطي أنهار وبحيرات الإيثان والميثان مساحات كبيرة من السطح. اكتشف العلماء سائلاً على هذا الجرم السماوي وأثبتوا وجود غلاف جوي، ونتيجة لذلك تم تقديم فرضية مفادها أنه من الممكن وجود شكل بدائي للحياة على تيتان.

الخصائص البدنية

تعود حصة تيتان إلى 95% من الكتلة الإجمالية لجميع الأقمار الصناعية المحيطة بكوكب زحل. وقد أدت الخلافات حول مصدر مثل هذا القمر الصناعي الضخم إلى عدة نظريات، لكن العلماء لم يتوصلوا بعد إلى إجابة نهائية. إحدى النظريات هي كما يلي: من الممكن أن يكون هذا الجسم السماوي قد تشكل من سحابة غبار، والتي استحوذت عليها جاذبية الكوكب فيما بعد. علاوة على ذلك، تشرح هذه النظرية أيضًا هذا الاختلاف الكبير في كتلة الأقمار الصناعية.

مدار الحركة

ثاني أكبر قمر في المجموعة الشمسية يبلغ مداره 1,221,870 كم، أي ما يعادل 20.3 نصف قطر زحل، مما يجعله خارج حلقات زحل. إنها تقوم بدورة كاملة حول الكوكب خلال 16 يومًا تقريبًا. علاوة على ذلك، تبلغ سرعته 5.57 كيلومترًا في الثانية.

تيتان، مثل القمر، يدور بشكل متزامن حول كوكبه. ويرجع ذلك على وجه التحديد إلى أن دوران تيتان حول زحل وحول محوره يتزامن مع أنه ينظر دائمًا إلى الكوكب من نفس الجانب. يميل مسار دوران زحل بالنسبة إلى مسير الشمس بمقدار 26.73 درجة، وهذه اللحظة هي التي تضمن تغير الفصول على الكوكب نفسه وأقماره.

يستمر كل موسم حوالي 7.5 سنة أرضية، بينما يقوم زحل نفسه بدورة واحدة حول الشمس في حوالي 30 عامًا. وبناء على ذلك، يمكننا أن نفترض أن الصيف الأخير على تيتان انتهى في عام 2009.

وأخيرا، بعض الصور الأكثر روعة لتيتان