TITAN (SATELLIT): EGENSKABER, SAMMENSÆTNING, BANE, BEVÆGELSE - ARTE - 2025

Titan er en af ​​satellittene på planeten Saturn og den største af alle. Overfladen er iskald, den er større end Merkur, og den har den tætteste atmosfære af alle satellitter i solsystemet.

Fra Jorden er Titan synlig ved hjælp af kikkert eller teleskoper. Det var Christian Huygens (1629-1695), en hollandsk astronom, der i 1655 opdagede satellitten med et teleskop for første gang. Huygens kaldte det ikke Titan, men simpelthen Luna Saturni, som er latin for "Saturns måne."

Figur 1. Titan kredser om Saturn. Billede af er Cassini. Kilde: NASA.

Navnet Titan, afledt af græsk mytologi, blev foreslået af John Herschel (1792-1871), søn af William Herschel, i midten af ​​det 19. århundrede. Titanerne var brødrene til Cronos, datidens far for grækerne, svarende til romerne Saturn.

Både rummissionerne, der blev udført i løbet af sidste halvdel af det 20. århundrede, og observationer af Hubble-rumteleskopet øgede viden om denne satellit i høj grad, som i sig selv er en fascinerende verden.

Til at begynde med er der på Titan meteorologiske fænomener, der ligner dem på Jorden, såsom vind, fordampning og regn. Men med en grundlæggende forskel: på Titan spiller metan en vigtig rolle i dem, da dette stof er en del af atmosfæren og overfladen.

Eftersom dens rotationsakse er vippet, nyder Titan desuden sæsoner, selvom varigheden er forskellig fra Jordens.

Til dette og også fordi det har sin egen atmosfære og sin store størrelse, titan beskrives undertiden som en miniatyrplanet, og forskere har fokuseret på at lære den bedre at kende, at vide, om den har havne eller er i stand til at huse liv.

Generelle karakteristika

Størrelse

Titan er den næststørste satellit, kun den anden til Ganymedes, Jupiters enorme måne. I størrelse er den større end Merkur, da den lille planet er 4879,4 km i diameter og Titan er 5149,5 km i diameter.

Figur 2. Sammenligning af størrelser mellem Jorden, Månen og Titan, nederst til venstre. Kilde: Wikimedia Commons. Apollo 17 Billede af hele jorden: NASA Teleskopisk billede af fuldmåne: Gregory H. Revera Billede af Titan: NASA / JPL / Space Science Institute / Public domain

Titan har dog en stor procentdel is i sin sammensætning. Forskere ved dette gennem dens densitet.

Massefylde

For at beregne et legems densitet er det nødvendigt at kende både dens masse og dens volumen. Titans masse kan bestemmes gennem Keplers tredje lov såvel som data leveret af rummissioner.

Titans tæthed viser sig at være 1,9 g / cm ³, et godt stykke under den af klippefyldte planeter. Dette betyder kun, at Titan har en stor procentdel is - ikke kun vand, isen kan være andre stoffer - i dens sammensætning.

Atmosfære

Satellitten har en tæt atmosfære, noget sjældent i solsystemet. Denne atmosfære indeholder metan, men hovedkomponenten er nitrogen, ligesom jordens atmosfære.

Det har ikke vand i sig, og det har heller ikke kuldioxid, men der er andre carbonhydrider til stede, fordi sollys reagerer med methan, hvilket giver anledning til andre forbindelser, såsom acetylen og ethan.

Intet magnetfelt

Med hensyn til magnetisme mangler Titan sit eget magnetfelt. Fordi det er ved kanten af ​​Saturns strålingsbælter, når mange stærkt energiske partikler stadig overfladen af ​​Titan og bryder molekyler der.

En hypotetisk rejsende, der ankom til Titan, ville finde en overfladetemperatur i størrelsesordenen -179,5 ºC og et atmosfærisk tryk, der måske var ubehageligt: ​​halvanden gang værdien af ​​jordens tryk ved havets overflade.

Regn

På Titan regner det, fordi metan kondenserer i atmosfæren, skønt dette regn ofte ikke når jorden, da det delvis fordamper, før det når jorden.

Resumé af de vigtigste fysiske egenskaber ved Titan

Sammensætning

Planetforskere udleder af Titans densitet, der er omtrent dobbelt så meget som vand, at satellitten er halv klippe og halv is.

Klipperne indeholder jern og silikater, mens isen ikke er alt vand, skønt der under det frosne lag af skorpen findes en blanding af vand og ammoniak. Der er ilt på Titan, men bundet til vand i undergrunden.

Inde i Titan, ligesom på Jorden og andre kroppe i solsystemet, er der radioaktive elementer, der producerer varme, når de nedbrydes til andre elementer.

Det er vigtigt at bemærke, at temperaturen på Titan er tæt på det tredobbelte af metan, hvilket indikerer, at denne forbindelse kan eksistere som et fast stof, væske eller gas og spiller den samme rolle som vand på Jorden.

Dette blev bekræftet af Cassini-sonden, der formåede at stige ned på overfladen af ​​satellitten, hvor den fandt prøver af fordampningen af ​​denne forbindelse. Det opdagede også regioner, hvor radiobølger reflekteres svagt, analogt med hvordan de reflekteres i søer og oceaner på Jorden.

Disse mørke områder på radiobillederne antyder tilstedeværelsen af ​​organer af flydende metan mellem 3 og 70 km bred, selvom der er behov for flere beviser for endeligt at støtte det.

Atmosfæren på Titan

Den hollandske astronom Gerard Kuiper (1905-1973) bekræftede i 1944, at Titan har sin egen atmosfære, takket være hvilken satellitten har den karakteristiske orangebrune farve, der kan ses på billederne.

Senere, takket være data sendt af Voyager-missionen i de tidlige 1980'ere, blev det konstateret, at denne atmosfære er temmelig tæt, selvom den modtager mindre solstråling på grund af afstanden.

Det har også et lag med røg, der slider overfladen, og hvor der er carbonhydridpartikler i suspension.

I den øverste atmosfære af Titan udvikles vinde op til 400 km / t, selvom panoramaet nærmer sig overfladen er lidt mere fredfyldt.

Atmosfæriske gasser

Hvad angår dens sammensætning, består atmosfæriske gasser af 94% nitrogen og 1,6% methan. Resten af ​​komponenterne er kulbrinter. Dette er det mest karakteristiske træk, for uden jordens atmosfære indeholder ingen andre i solsystemet kvælstof i en sådan mængde.

Metan er en drivhusgas, hvis tilstedeværelse forhindrer Titans temperatur i at falde yderligere. Imidlertid reflekterer det yderste lag, der består af vidt spredte gasser, og modvirker drivhuseffekten.

kulbrinter

Blandt de kulbrinter, der er observeret på Titan, er acrylonitril påfaldende i en koncentration på op til 2,8 dele pr. Million (ppm), detekteret ved hjælp af spektroskopiske teknikker.

Det er en forbindelse, der i vid udstrækning anvendes til fremstilling af plast, og er ifølge forskere i stand til at skabe strukturer, der ligner cellemembraner.

Selvom acrylonitril oprindeligt blev detekteret i de øverste lag af Titans atmosfære, antages det, at det godt kan komme til overfladen, kondensere i de nedre atmosfæriske lag og derefter falde i regnen.

Bortset fra acrylonitril, er der på Titan tholiner eller tholiner, nysgerrige forbindelser af organisk art, der vises, når ultraviolette lette fragmenter metan og adskiller nitrogenmolekyler.

Resultatet er disse mere komplekse forbindelser, der menes at have eksisteret på den tidlige jord. De er blevet påvist i iskolde verdener ud over asteroide bæltet, og forskere er i stand til at fremstille dem på laboratoriet.

Sådanne fund er meget interessante, skønt satellitforholdene ikke er egnede til landlevetid, især på grund af de ekstreme temperaturer.

Sådan observeres Titan

Titan er synlig fra Jorden som et lille lyspunkt omkring den gigantiske Saturn, men hjælp fra instrumenter som kikkert eller teleskoper er nødvendig.

Alligevel er det ikke muligt at bemærke en masse detaljer, fordi Titan ikke skinner så meget som de galileiske satellitter (de store satellitter i Jupiter).

Derudover kan Saturns store størrelse og lysstyrke undertiden skjule tilstedeværelsen af ​​satellitten, så det er nødvendigt at kigge efter øjeblikke med størst afstand mellem de to for at skelne mellem satellitten.

Kredsløb

Det tager næsten 16 dage at rotere omkring Saturn, og sådan rotation er synkron med planeten, hvilket betyder, at den altid viser det samme ansigt.

Dette fænomen er meget almindeligt blandt satellitter i solsystemet. Vores måne er for eksempel også i synkron rotation med Jorden.

Figur 3. Titans bane markeret med rødt sammen med Saturns vigtigste satellitter: Hyperion og Iapetus er den yderste mod Titan, mens de inderste er i rækkefølge: Rhea, Dione, Tethys, Enceladus og Mimas. Kilde: Wikimedia Commons. Original: Rubble pileVector: Mysid. / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Dette skyldes tidevandskræfterne, som ikke kun løfter væskemasserne, hvilket er den effekt, der er mest værdsat på Jorden. De er også i stand til at løfte skorpen og snu planeter og satellitter.

Tidevandskræfterne bremser gradvist satellitens hastighed, indtil orbitalhastigheden er lig med rotationshastigheden.

Roterende bevægelse

Titans synkrone rotation betyder, at dens rotationsperiode omkring sin akse er den samme som orbitalperioden, det vil sige cirka 16 dage.

Der er stationer på Titan på grund af hældningen af ​​rotationsaksen 26 ° fra ekliptikken. Men i modsætning til Jorden, ville hver vare vare i ca. 7,4 år.

I 2006 bragte Cassini-sonden op billeder, der viser regn (fra metan) på Titans nordpol, en begivenhed, der markerer starten på sommeren på satellitens nordlige halvkugle, hvor man antager, at metansøer findes.

Regnen ville få søerne til at vokse, mens dem på den sydlige halvkugle helt sikkert ville tørre ud på samme tid.

Intern struktur

Diagrammet nedenfor viser Titans lagdelte indre struktur, bygget ved at samle beviser indsamlet fra jordobservationer plus det fra Voyager- og Cassini-missionerne:

-Nukle sammensat af vand og silikater, skønt muligheden for en mere indre stenet kerne, der er baseret på silikater, også håndteres.

-Udvendige lag is og flydende vand med ammoniak

- Den yderste isskorpe.

Figur 4. Titans interne struktur i henhold til teoretiske modeller. Kilde: Wikimedia Commons. Kelvinsong / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0).

Diagrammet viser også det tætte atmosfæriske lag, der dækker overfladen, hvor laget af organiske forbindelser af den ovennævnte tholin-type skiller sig ud, og til sidst et mere ydre og spændende lag med røg.

geologi

Cassini-sonden, der landede på Titan i 2005, undersøgte satellitten ved hjælp af infrarøde kameraer og radar, der var i stand til at trænge ind i den tætte atmosfære. Billederne viser en varieret geologi.

Selvom Titan blev dannet sammen med resten af ​​solsystemets medlemmer for lidt over 4,5 milliarder år siden, er dens overflade meget nyere omkring 100 millioner år ifølge skøn. Det er muligt takket være stor geologisk aktivitet.

Billeder afslører iskaldte bakker og glatte overflader med mørkere farver.

Der er få kratere, da geologisk aktivitet sletter dem kort efter, at de er dannet. Nogle forskere erklærede, at Titans overflade svarer til Arizona-ørkenen, skønt is indtager stedet for sten.

Forsigtigt afrundede rygger af is blev fundet på sondens nedstigning, som om en væske havde formet dem for længe siden.

Der er også bakker foret med kanaler, der forsigtigt skråner ned til sletten og metan-søerne beskrevet ovenfor, samt øer. Disse søer er de første stabile flydende organer, der findes et sted uden for selve Jorden og er placeret nær polerne.

Figur 5. Billede af Titan taget af Huygens-sonden i 10 km højde. Kilde: ESA / NASA / JPL / University of Arizona / Public domain.

Lindringen generelt er ikke særlig markeret på Titan. Ifølge altimetriske data når de højeste bjerge ca. en eller to kilometer høje.

Ud over disse funktioner er der på Titan klitter forårsaget af tidevand, som igen genererer stærk vind på satellitoverfladen.

Faktisk forekommer alle disse fænomener på Jorden, men på en meget anden måde, da på Titan indtog metan stedet for vand, og det er også meget længere væk fra Solen.

Referencer

1. Eales, S. 2009. Planeter og planetariske systemer. Wiley-Blackwell.
2. Kutner, M. 2003. Astronomi: et fysisk perspektiv. Cambridge University Press.
3. NASAs astrobiologiske institut. NASA finder månen af ​​Saturn har kemisk, der kan danne 'membraner'. Gendannes fra: nai.nasa.gov.
4. NASAs astrobiologiske institut. Hvad i verden (er) er tholiner? Gendannes fra: planetary.org.
5. Pasachoff, J. 2007. The Cosmos: Astronomy in the new Millennium. Tredje udgave. Thomson-Brooks / Cole.
6. Seeds, M. 2011. Solar System. Syvende udgave. Cengage Learning.
7. Videnskab Daily. Bevis for skiftende årstider, regn på Saturns måne Titans nordpol. Gendannes fra: sciencedaily.com.
8. Wikipedia. Titan (måne). Gendannet fra: en.wikipedia.org.