100kitov.ru

Интересные факты — события, биографии людей, психология
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Ученые составили первую карту поверхности Титана

Ученые составили первую карту поверхности Титана

Планета Титан

Новости

Титан – это крупнейший спутник Сатурна. С помощью зонда «Кассини» составлена первая карта этого небесного тела. Оказывается, что оно имеет очень много общего с Землей.

Зонд обнаружил, что под толстым слоем облаков на Титане происходят геологические процессы, аналогичные земным. Здесь так же текут реки, которые впадают в моря. Жидкость испаряется с образованием облаков. Из них выпадают осадки. Кроме Земли, Титан является вторым телом в Солнечной системе, где происходит круговорот жидкости. Однако жидкость эта – не вода, а углеводороды. Из-за низкой температуры вода постоянно находится в твердом состоянии, а углеводороды – в жидком.

Ученые утверждают, что многие детали рельефа Титана образовываются под воздействием тех же процессов, что и на Земле. Наблюдать за Титаном сложно: он имеет плотную атмосферу из метана и азота. Для современных оптических приборов она непрозрачна.

Планетологи, работающие в лаборатории реактивного движения в Национальном американском космическом агентстве применили для исследования поверхности Титана возможности инфракрасной спектрометрии. Они проанализировали данные, полученные межпланетной станцией «Кассини». Станция как раз имеет аппаратуру, позволяющую зондировать поверхность небесного тела. После анализа информации удалось составить карту поверхности спутника Титана.

В период между 2004 – 2017 г. межпланетная станция сделала в общем итоге более 120 пролетов вокруг спутника. Применялись данные оптических съемок. Результаты исследований были опубликованы в научном журнале Nature Astronomy. Ученые обнаружили на нем:

  • равнины;
  • озера;
  • возвышенные области;
  • дюны;
  • кратеры;
  • области с фрагментами тектонического разлома;
  • лабиринты (или речные каналы).

Поразительно, но ученым удалось полностью сфотографировать всю поверхность спутника.
Интересно, что на экваторе больше всего холмов и лабиринтов, а в средних широтах – равнин. Горы располагаются всего лишь на 14 процентах территории. А вот больших кратеров, образовавшихся после столкновения с небесным телом, насчитывается более 20.

Возможно, их больше, однако из-за интенсивных процессов эрозии они были сглажены. У полюсов же находится много метановых морей и озер.

Карта поможет ученым в дальнейшем изучении строения и особенностей этого необыкновенно интересного спутника. Опыт составления карты спутника Сатурна полезен тем, что ученые смогут так же составить описание поверхности астероидов. Результаты полученных исследований могут применяться для исследования Солнечной системы, природы астероидов и прочих объектов.

Не исключено, что Титан может быть перспективным для колонизации. Такое мнение в 2017 г. высказали американские ученые Д. Тиммер, А. Хендрикс. Они считают, что человек может выжить на этом спутнике благодаря одежде, сохраняющей тепло и кислородной маске. Впрочем, это пока что на грани фантастики.

Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Составлена полная геоморфологическая карта Титана

Первая полная геоморфологическая карта Титана

Рис. 1. Первая полная геоморфологическая карта Титана. Разными цветами указаны разные типы рельефа поверхности. Вблизи центра карты отмечено место посадки зонда «Гюйгенс». Рисунок с сайта jpl.nasa.gov

На основе данных аппарата «Кассини», изучавшего Сатурн и его спутники с 2004 по 2017 год, ученые составили первую геоморфологическую карту поверхности Титана (самого большого спутника Сатурна). Это единственное за исключением Земли небесное тело, на поверхности которого обнаружена жидкость, — моря и озера Титана состоят из жидких углеводородов. Несмотря на различия в составе, температуре и тяготении между Землей и Титаном, многие формы его рельефа оказались очень похожими на земные.

Читайте так же:
Почему в Китае арабские цифры?

Титан, крупнейший спутник Сатурна, был открыт в 1655 году голландским астрономом Христианом Гюйгенсом. Естественно, в те времена возможности телескопов не позволяли рассматривать такие далекие небесные тела в деталях. Но и много позже, уже в конце XX века, даже при помощи космических обсерваторий не удавалось получить качественные снимки его поверхности. Причина — очень плотная атмосфера, наличие которой было установлено в 1944 году Джерардом Койпером. Ситуация изменилась только с прибытием к Сатурну в 2004 году АМС «Кассини-Гюйгенс».

На радарных изображениях, полученных 21 июля 2006 года, в северном полушарии Титана были обнаружены «бассейны», заполненные жидкими углеводородами (метаном или этаном). Это был первый случай обнаружения жидкости на поверхности небесного тела, отличного от Земли.

За период с 2004 по 2017 годы станция «Кассини» совершила 127 сближений с Титаном, в результате чего были в подробностях изучена практически вся его поверхность.

Ученые-планетологи во главе с Розали Лопес (Rosaly Lopes) из Лаборатории реактивного движения НАСА в Пасадене (США) недавно завершили обработку данных, полученных при помощи радара, инфракрасного спектрометра и системы камер, установленных на борту «Кассини». На их основе ученые построили полную геоморфологическую карту поверхности Титана в масштабе 1:20 000 000. Для отдельных областей были сделаны более детальные карты с масштабом 1:800 000. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Astronomy.

Проанализировав особенности элементов рельефа Титана, ученые пришли к выводу, что его поверхность была сформирована под воздействием тех же процессов, что и на Земле, где главным рельефообразующим фактором является вода. Только на Титане роль воды выполняют жидкие углеводороды. Там есть озера и моря, текут реки и идут дожди. Помимо гидрологического фактора, по мнению исследователей, важную роль играли и такие геологические процессы, как импактное кратерообразование, ветровая эрозия, аккумуляция рыхлых осадочных отложений, атмосферные осадки, тектоника и, возможно, криовулканизм.

Сложность картирования поверхности Титана связана с тем, что атмосфера планеты, состоящая из азота и метана, непрозрачна для оптических приборов. Поэтому ученые использовали методы радиолокационного синтезирования апертуры (РСА) и инфракрасной спектрометрической съемки, позволяющие получать снимки поверхности независимо от оптической видимости. Сравнительный анализ интерпретации данных этих двух методов позволил авторам восстановить рельеф и на тех участках, где были данные только одного из них.

Ученые выделили на поверхности спутника Сатурна следующие геоморфологические единицы: озера, равнины (широкие, относительно плоские области), торосистые или горные области (холмистые с отдельными горами), дюны (линейные структуры, сложенные эоловым материалом типа песка, образовавшимся в результате ветровой эрозии), ударные кратеры, и так называемые лабиринты — приподнятые тектонически нарушенные области, часто содержащие речные каналы (рис. 2).

Рис. 2. Радарные изображения основных типов рельефа Титана

Рис. 2. Радарные изображения основных типов рельефа Титана: кратеры, равнины, лабиринты, горные области, озера, дюны. Изображение из обсуждаемой статьи в Nature Astronomy

Читайте так же:
Как делают дома на воде в Саратове

На рис. 1 видно, что типы ландшафтов имеют отчетливую широтную зональность: в экваториальной части больше распространены горные области и дюны, в средних широтах — равнины, а большая часть озер находится в северной полярной области. Приуроченность озер к полярной области объясняется тем, что здесь скорость выпадения осадков превышает скорость испарения жидкости с поверхности. Всего на Титане более 650 озер, сухих или заполненных жидкими углеводородами. На экваторе Титана климат засушливый, что способствует образованию эоловых отложений и дюн.

Дюны занимают 17% от общей площади поверхности Титана, горы — 14%, лабиринты — 1,5%. Самую большую долю (65%) занимают равнины. Горные хребты имеют длину до десятков километров и высоту — до нескольких километров (рис. 3).

Рис. 3. Горная гряда на Титане

Рис. 3. Горная гряда на Титане, снятая с высоты 10 км. Радиоспектральный снимок сделан 14 января 2005 года при спуске к поверхности зонда «Гюйгенс» установленным на его борту спектральным радиометром DISR (Descent Imager/Spectral Radiometer). Вверху виден горизонт. Его кажущаяся прямолинейность вызвана особенностями проекции, использованной при обработке снимка. Фото с сайта photojournal.jpl.nasa.gov

Ученых удивило, что им удалось обнаружить на Титане всего 23 ударных кратера диаметром более 20 километров, что составляет не более 0,4% от общей площади. Исследователи считают, что кратеры плохо сохранились в связи с высокой интенсивностью эрозионных процессов. Самые старые кратеры находятся вблизи экватора, а самые молодые — вблизи полюсов, где они практически отсутствуют. Авторы предполагают, что при темпах эрозии, существующих на Титане, кратеры должны полностью стираться с поверхности за несколько сотен миллионов лет.

Полная карта геоморфологии поверхности позволяет говорить не только о пространственном распространении различных форм рельефа, но и о временной последовательности их образования. Это видно из наложения друг на друга границ разных структур — более молодые границы секут более древние (так называемый принцип пространственной суперпозиции).

Самые молодыми элементами ландшафта являются дюнные поля, образовавшиеся в результате эоловых процессов, а также озера, некоторые могли сформироваться в результате фреатических взрывов (см. Кратерообразные озера на Титане могли образоваться из-за фреатических взрывов, «Элементы», 20.09.2019). В целом возрастную цепочку элементов рельефа Титана можно описать следующим образом: горы → лабиринты → равнины → дюны и озера.

Рис. 4. Равнинная поверхность Титана в месте посадки зонда «Гюйгенс»

Рис. 4. Равнинная поверхность Титана в месте посадки зонда «Гюйгенс». Глобулы размером 10–15 см, предположительно сложенные водяным льдом, лежат на темном мелкозернистом субстрате. Фото с сайта esa.int

Рельеф равнинных областей хорошо можно представить себе по изображениям, полученным зондом «Гюйгенс» Европейского космического агентства (ESA) после его приземления на поверхность спутника Сатурна 14 января 2005 года (рис. 4).

В атмосфере Титана спектрометр VIMS (Visible and Infrared Mapping Spectrometer), установленный на борту автоматической межпланетной станции «Кассини», обнаружил углеводородные радикалы и образующиеся из них органические соединения азота и углерода. Аналогичные органические соединения фиксируются и в составе рыхлых отложений, покрывающих слоем от нескольких до десятков сантиметров равнинные области (R. N. Clark et al., 2010. Detection and mapping of hydrocarbon deposits on Titan). Органические соединения, включающие в себя атомы азота, придают поверхности Титана и его атмосфере оранжевый цвет.

Читайте так же:
Как пройти акклиматизацию — поясняем все нюансы

Вблизи экватора в составе осадочных отложений, покрывающих равнинные области, высока доля эолового материала, который, очевидно, ветром сносится с дюн. Ориентация дюн, разная в северном и южном полушариях, указывает на преобладающее направление ветров.

Интересно, что на снимках, сделанных с борта «Кассини», участки дюн выглядят более ровными и сглаженными по сравнению со снимками зонда «Гюйгенс», выполненными вблизи поверхности. Этот эффект, получивший название «призрачных дюн», ученые объясняют тем, что дюны, скорее всего, сложены «песчаными» гранулами углеводородов или нитрилов, которые не отражают радиосигналы. Таким образом, радар «Кассини» фактически смотрит «сквозь» них, обнаруживая только слои льда, находящиеся под дюнами, и имеющие менее выраженный рельеф. В составе материала дюн также отмечается органический материал (R. D. Lorenz et al., 2006. The Sand Seas of Titan: Cassini RADAR Observations of Longitudinal Dunes).

Горные области авторы считают выступами древнего основания, а образование так называемых лабиринтов связывают с карстовыми процессами в приподнятых областях типа плато. Лабиринты пронизаны тектоническими разломами и дренажными каналами, по которым материал от разрушения сносился на равнины.

Ударные кратеры в первоначальном виде нигде не сохранились. Они в большой степени затронуты эрозионными процессами, перекрыты флювиальными и эоловыми отложениями. Материал краевых валов ударных кратеров (там, где эти валы сохранились) сложен водным льдом, выбитым из основания кратера.

Отсутствие признаков органического материала в спектрах горных областей и лабиринтов, по мнению авторов, подтверждает гипотезу о том, что органические соединения формируются в атмосфере и затем осаждаются на поверхность, сохраняясь в составе осадочных отложений. Последние отсутствуют в зонах интенсивной денудации — в горных и приподнятых областях.

В целом, климатические условия на Титане вполне допускают существование здесь определенных форм микробной жизни. Их поисками займется космический аппарат Dragonfly, который НАСА панирует отправить на Титан. Запуск аппарата с Земли будет осуществлен в 2026 году, поверхности Титана он достигнет в 2034 году.

Источник: R. M. C. Lopes, M. J. Malaska, A. M. Schoenfeld, A. Solomonidou, S. P. D. Birch, M. Florence, A. G. Hayes, D. A. Williams, J. Radebaugh, T. Verlander, E. P. Turtle, A. Le Gall, S. D. Wall. A global geomorphologic map of Saturn’s moon Titan // Nature Astronomy. 18 November 2019. DOI: 10.1038/s41550-019-0917-6.

Составлена полная карта поверхности Титана

Титан — крупнейший спутник Сатурна и единственное после Земли небесное тело, на котором существуют настоящие реки и озера, наполненные жидкостью. Для того, чтобы создать карту всей поверхности Титана, ученые НАСА использовали информацию, полученную с борта миссии Cassini, которая показывает разнообразную местность гор, равнин, долин, кратеров и метаново-этановых озер спутника.

Титан — один из потенциальных миров для обнаружения инопланетной жизни

Как выглядит Титан?

Космический аппарат Cassini вращался вокруг Сатурна на протяжении 13 лет, запечатлевая информацию об окрестностях планеты-гиганта и свиты его спутников в период между 2004 и 2017 годами. Миссия включала в себя более 100 полетов рядом с Титаном — самым большим спутником планеты, что позволило исследователям увидеть поверхность луны Сатурна через ее плотную атмосферу с беспрецендетной детализацией.

Читайте так же:
Концепт кар LADA Peter Turbo

Розали Лопес, планетолог из Лаборатории реактивного движения НАСА в Калифорнии, разработала уникальную карту поверхности Титана, основываясь на радиолокационных измерениях и фотографиях спутника. Исследовательница считает, что Титан очень напоминает Землю по многим параметрам. Так, атмосфера сатурнианского спутника очень похожа на земную, а на поверхности луны есть ветер и дождь, холмы и горы. Согласно мнению специалиста, если человечество где-то и сможет найти однажды внеземную жизнь, то этим местом наверняка станет именно Титан.

Как сообщает журнал Nature, две трети поверхности Титана состоит из плоских равнин, 17% спутника покрыто дюнами, сформированными ветром, а на 14% поверхности расположены холмы и горы. Кроме того, из-за того, что на поверхности луны Сатурна практически отсутствуют ударные кратеры, планетологи склонны считать этот мир относительно молодым по космическим меркам.

Карта поверхности Титана, созданная планетологами из НАСА

Титан — единственный мир в Солнечной системе, на котором ученые смогли найти жидкость. Однако если большая часть земной жидкости представлена в виде всем известной H2O, то на Титане все моря и озера заполнены жидким метаном, покрывая при этом всего 1,5% от поверхности спутника.

Согласно представленной карте, большинство озер Титана находится вблизи его Северного полюса, что может быть связано с эллиптической орбитой, по которой Сатурн вращается вокруг Солнца. Так, в момент приближения пары Сатурн — Титан к Солнцу, северное полушарие спутника начинает переживать довольно продолжительное лето — сезон, когда появляются жидкие осадки, наполняющие местные озера и моря.

Кстати говоря, если вас интересуют новости из астрономии и физики, приглашаю вас присоединиться к нашим каналам в Telegram и Яндекс.Дзен, где вы сможете найти еще больше полезных статей из мира науки и техники.

Одной из наиболее перспективных и ожидаемых миссий, которая должна найти свою реализацию в 2034 году, должна стать миссия Dragonfly, во время которой изготовленный в лабораториях НАСА беспилотник отправится на Титан с целью изучения детальных подробностей поверхности спутника. Из-за того, что в ближайшее десятилетие ученые не ожидают других миссий, направленных в сторону Сатурна, созданная карта поверхности самой большой и известной луны планеты-гиганта, скорее всего, останется нашим лучшим глобальным представлением о Титане в обозримом будущем.

Астрономы составили первую геоморфологическую карту Титана

На основе данных, собранных межпланетной станцией «Кассини», астрономы впервые составили глобальную геоморфологическую карту крупнейшего спутника Сатурна Титана, знаменитого своей атмосферой и озерами из жидких углеводородов. Статья опубликована в журнале Nature Astronomy.

Титан является крупнейшим спутником Сатурна и примечателен тем, что в Солнечной системе это единственное небесное тело кроме нашей планеты, обладающее жидкими озерами, реками и морями на поверхности. Правда, эти реки и моря состоят из смеси метана и этана, насыщенной растворенным азотом. Активный гидрологический цикл на основе углеводородов ответственен за формирование на поверхности Титана одного из самых интересных геологических ландшафтов в Солнечной системе. Несмотря на различия в составе, температурных условиях и гравитационных полях между Землей и Титаном, многие из деталей рельефа на этих двух телах могут быть результом одних и тех же геологических процессов. Однако долгое время плотная и непрозрачная атмосфера Титана препятствовала исследованию его поверхности в оптическом диапазоне длин волн, ситуация изменилась лишь после прибытия к Сатурну межпланетной станции «Кассини».

Читайте так же:
Распространенный миф о голодании — рассматриваем по порядку

Астрономы во главе с Розали Лопес (Rosaly Lopes) сообщили о результатах анализа данных, полученных при помощи радарного инструмента SAR, инфракрасного спектрометра VIMS (Visible and Infrared Mapping Spectrometer) и системы камер ISS (Imaging Science Subsystem). Ученые построили глобальную геоморфологическую карту, охватывающую, в том числе, и полярные регионы Титана. Подобные карты позволяют разобраться в геологической эволюции небесных тел и дать информацию о процессе их формирования.

Оказалось, что можно выделить несколько основных геологических процессов, которые сделали поверхность Титана такой, какой мы наблюдаем ее сейчас. Это образование ударных кратеров вследствие падения метеоритов, эрозия пород под воздействием движущихся жидкостей (речная) или ветра (эоловая), образование отложений из продуктов эрозии, выпадение осадков и растворение пород, тектоническая и, возможно, криовулканическая активность. Геологические особенности рельефа Титана сильно зависят от широты. Самые молодые ландшафты представляют собой дюнные поля, которые находятся в экваториальной части спутника, а также озера, сосредоточенные на полюсах. Всего на Титане более 650 озер, высохших или заполненных жидкими углеводородами, большинство из них расположены в северной полярной области. В этих районах скорость выпадения осадков больше, чем скорость испарения жидкости с поверхности. На экваторе Титана климат засушливый в течение достаточно продолжительных периодов времени, что благоприятно для образования эоловых отложений и дюн. Дюнами покрыто 17 процентов от общей площади поверхности Титана.

Общий вид глобальной геоморфологической карты Титана.

Rosaly Lopes et al./Nature Astronomy (2019)

Что касается ударных кратеров, то они занимают лишь 0,4 процента от общей площади поверхности Титана. Лишь 23 кратера диаметром более двадцати километров были обнаружены с высокой степенью достоверности, помимо них найдено еще несколько более мелких кандидатов. Это говорит о том, что срок жизни кратера в Титане составляет несколько сотен миллионов лет (иначе их было бы гораздо больше). Самые старые кратеры находятся вблизи экватора, а самые молодые — вблизи полюсов, где подобные геоморфологические структуры практически отсутствуют, что ученые связывают с повышенной эрозией поверхности. Горы (как цепи, так и одиночные пики) занимают четырнадцать процентов от общей площади Титана. Они имеют длину от нескольких до десятков километров и высоту до нескольких километров, относительно пологие и состоят из материала с большим содержанием водяного льда. Самую большую долю площади поверхности Титана (65 процентов) занимают равнины, покрытые материалом, содержащим органические вещества, которые выглядят почти однородными и не имеют выраженного рельефа.

Ранее мы рассказывали о новой миссии программы «Новые рубежи», в рамках которой к Титану будет отправлен октокоптер Dragonfly, который займется изучением поверхности и атмосферы спутника Сатурна. Старт миссии запланирован на 2026 год, а прибытие к Титану — на 2034 год.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию