Вчені визначили вік загадкової атмосфери титану
Відео: Космічна станція "Кассіні" досліджувала на Титані моря з метану
Супутник Сатурна - Титан - одне з найцікавіших з наукової точки зору місць в Сонячній системі. Другий за величиною супутник після Ганімеда, супутника Юпітера, і більше за розмірами, ніж Меркурій, Титан прихований пеленою щільною туманною атмосфери, багатої метаном, який створює парниковий ефект. Ця дивна атмосфера постійно скидає складні вуглеводневі сполуки, які у вигляді дощу падають на поверхню космічного тіла.
Нещодавно вчені з`ясували, як давно Титан обзавівся такою забрудненої димом атмосферою.
Відкритий в 1655 році голландським астрономом Християном Гюйгенсом, Титан був прихований від очей земних спостерігачів до 2004 року, коли астрономи змогли "прорватися" крізь його щільну атмосферу. Космічний апарат "Кассіні" на орбіті Сатурна був запрограмований для того, щоб вивчити Титан, і в 2005 році зонд, який отримав назву Гюйгенс, приземлився на Титані і зібрав необхідну інформацію на його поверхні.
Атмосфера Титана дуже важка. Вона на 60 відсотків важче атмосфери Землі, що можна порівняти з тим, що на поверхні Титана відчуваєш себе так, як на глибині 6 метрів під водою. В основному атмосфера складається з азоту і невеликої кількості метану. Метан на Титані має такі ж властивості, як вода на Землі, а також він створює парниковий ефект, що дозволяє температурі залишатися стабільною - приблизно мінус 180 градусів Цельсія.
Відео: Спуск зонда Гюйгенс на Титан супутник Сатурна
На супутнику є кругообіг метану, як на Землі - круговорот води. Рідкий метан і етан випадають на поверхню у вигляді опадів, формуючи озера. Розуміння кругообігу метану на Титані може допомогти вченим зрозуміти круговорот води на Землі, а також розібратися, наскільки ці два світи схожі і наскільки вони різні. Потрапити під метановий дощ було б куди менш приємно, ніж потрапити під наш земний дощ!
Що особливо цікаво щодо атмосфери Титана - це те, що метан дуже недовговічний. Що складається з атома вуглецю і чотирьох атомів водню, метан швидко руйнується при впливі прямих сонячних променів, при цьому він перетворюється в більш складні молекули і частинки. В результаті реакції утворюються вуглеводневі сполуки, які випадають у вигляді дощу і формують дюни органічного матеріалу.
Вчені знають, скільки потрібно часу метану, щоб зруйнуватися, і за допомогою вимірів концентрації важчих метанових ізотопів можна визначити, як довго Титан обгорнутий в свою органічну оболонку.
Ізотопи молекули - це різновиди одного елемента з різною масою. У випадку з вуглецем, вуглець-13 - більш рідкісний і важчий, ніж його більш поширений "брат" - вуглець-12. Метан іноді може складатися з більш важкого вуглецю-13, іноді з більш легкого - вуглецю-12. Більш легкий метан швидше руйнується при впливі ультрафіолетового світла, тому концентрація метану, що складається з вуглецю-13, збільшується з часом.
Змоделювавши то, як концентрація важкого метану змінюється з часом, вчені змогли визначити, як довго діє "хімічна фабрика" атмосфери Титана.
На основі цих даних учені припустили, що вік атмосфери Титана - 1,6 мільярда років, приблизно в три рази менше, ніж вік самого Титана. Якщо виявиться, що метан може випаровуватися з верхньої частини атмосфери, тоді вік цієї атмосфери може бути менше. Але якщо дослідження покажуть, що метан в атмосфері поповнюється свіжими ізотопами з поверхні через теоретично існуючий океан з води і амонію, наприклад, то атмосферу можна вважати більш старої. Накопичення метану на поверхні озер і в атмосфері буде ще однією ознакою того, що атмосфера метану існує куди більше часу.
Вчені змогли виміряти типи і концентрацію ізотопів метану за допомогою обладнання "Кассіні" - Мас-спектрометра іонів і нейтральних частинок і інших приладів. Апарати визначили і порахували молекули, грунтуючись на масі. Порівнюючи кількість важкого метану на поверхні і в атмосфері, вчені змогли зрозуміти, скільки метану потрапляє в атмосферу.
Дослідження показали, що метану накопичується не так багато, тому можна зробити висновок, що атмосфері Титана близько мільярда років і що вона молодша, ніж наша Місяць. Попередні дослідження припускали, що атмосфера на Титані з`явилася через метанового вибуху, який мав місце між 350 мільйонами і 1,35 мільярдами років тому, що підтверджує результати нових досліджень щодо віку атмосфери Титана.
