Titan (satellit) egenskaber, sammensætning, bane, bevægelse

3276
Egbert Haynes

Titan Det er en af ​​satellitterne på planeten Saturn og den største af alle. Dens overflade er isende, den er større end kviksølv, og den har den tætteste atmosfære blandt alle satellitterne 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 for første gang så satellitten med et teleskop. Huygens kaldte det ikke Titan, men simpelthen Måne Saturni, hvilket på latin svarer til at sige "Saturnens måne". 

Figur 1. Titan, der 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, tidens far for grækerne, svarende til Romernes Saturn.

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

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

Derudover, ved at have sin rotationsakse skråt, nyder Titan årstider, selvom varigheden er forskellig fra jordens..

Af denne grund og også for at have sin egen atmosfære og dens store størrelse, beskrives Titan undertiden som en miniatureplanet, og forskere har fokuseret på at kende det bedre, for at finde ud af om det havner eller er i stand til at huske liv..

Artikelindeks

  • 1 Generelle egenskaber
    • 1.1 Størrelse
    • 1.2 Tæthed
    • 1.3 Atmosfære
    • 1.4 Intet magnetfelt
    • 1.5 Regn
    • 1.6 Oversigt over de vigtigste fysiske egenskaber ved Titan
  • 2 Sammensætning
    • 2.1 Atmosfæren på Titan
    • 2.2 Atmosfæriske gasser
    • 2.3 Kulbrinter
  • 3 Sådan observeres Titan
  • 4 kredsløb
  • 5 Rotationsbevægelse
  • 6 Intern struktur
  • 7 Geologi
  • 8 Referencer

Generelle egenskaber

Størrelse

Titan er den næststørste satellit, næststørste til Ganymedes, den enorme måne af Jupiter. I størrelse er den større end kviksølv, da den lille planet har en diameter på 4879,4 km og Titan har en diameter på 5149,5 km..

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

Imidlertid har Titan en stor procentdel af is i sin sammensætning. Forskere ved dette gennem dens tæthed.

Massefylde

For at beregne legemets tæthed er det nødvendigt at kende både dens masse og dens volumen. Titans masse kan bestemmes gennem Keplers tredje lov samt data leveret af rummissioner..

Titans densitet viser sig at være 1,9 g / cm3, ret mindre end stenede planeter. Dette betyder kun, at Titan har en stor procentdel af is - ikke kun vand, isen kan være lavet af andre stoffer - i sin sammensætning..

Stemning

Satellitten har en tæt atmosfære, noget sjældent i solsystemet. Denne atmosfære indeholder metan, men hovedparten er nitrogen, ligesom det sker med jordens atmosfære..

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

Intet magnetfelt

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

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

Regn

På Titan regner det, fordi metan kondenserer i atmosfæren, selvom denne regn ofte ikke når jorden, da den delvist fordamper, inden den når jorden..

Oversigt over Titans vigtigste fysiske egenskaber

Sammensætning

Planetforskere udleder af Titans tæthed, som er omtrent det dobbelte af vandet, at satellitten er halv sten og halv is..

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

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

Det er vigtigt at bemærke, at temperaturen på Titan er tæt på tredobbeltpunktet for metan, hvilket indikerer, at denne forbindelse kan eksistere som et fast stof, en væske eller en gas, der spiller den samme rolle som vand på jorden..

Dette blev bekræftet af Cassini-sonden, der formåede at komme ned på satellitoverfladen, 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 terrestriske oceaner..

Disse mørke områder i radiobillederne antyder tilstedeværelsen af ​​organer af flydende metan, der er mellem 3 og 70 km brede, selvom der er behov for flere beviser for endeligt at understøtte 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 orange-brune farve, der kan ses på billederne.

Senere, takket være de data, der blev sendt af Voyager-missionen i begyndelsen af ​​80'erne, blev det fundet, at atmosfæren er ret tæt, selvom den modtager mindre solstråling på grund af afstanden..

Det har også et smoglag, der sløver overfladen, og hvor der er carbonhydridpartikler i suspension.. 

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

Atmosfæriske gasser

Med hensyn til dets sammensætning består atmosfæriske gasser af 94% nitrogen og 1,6% methan. Resten af ​​komponenterne er kulbrinter. Dette er det mest karakteristiske træk, for bortset fra 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. Det yderste lag, der består af vidt spredte gasser, er imidlertid reflekterende og modvirker drivhuseffekten..

Kulbrinter

Blandt de kulbrinter, der er observeret på Titan, er akrylnitril, i koncentration op til 2,8 dele pr. million (ppm), detekteret ved spektroskopiske teknikker.

Det er en forbindelse, der er meget brugt til fremstilling af plast, og ifølge forskere er den i stand til at skabe strukturer svarende til cellemembraner.

Selvom akrylnitril oprindeligt blev påvist i de øvre lag af Titans atmosfære, menes det, at det godt kan nå overfladen, kondensere i de nedre atmosfæriske lag og derefter udfældes med regn.. 

Bortset fra akrylnitril er der på Titan tholins eller tholins, nysgerrige forbindelser af organisk natur, der vises, når ultraviolet lys fragmenterer metan og adskiller nitrogenmolekyler. 

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

Sådanne fund er meget interessante, skønt forholdene på satellitten ikke er egnede til jordisk liv, især på grund af de ekstreme temperaturer.

Sådan observeres Titan

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

Alligevel er det ikke muligt at bemærke mange detaljer, fordi Titan ikke skinner så meget som de galilenske satellitter (de store satellitter fra Jupiter).

Derudover kan Saturns store størrelse og lysstyrke undertiden skjule satellitens tilstedeværelse, så det er nødvendigt at kigge efter øjeblikke med den største afstand mellem de to for at skelne satellitten..

Kredsløb

Titan tager næsten 16 dage at rotere rundt 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 fremhævet i rødt sammen med Saturnus hovedsatellitter: Hyperion og Iapetus er yderst til Titan, mens de inderste er i rækkefølge: Rhea, Dione, Tethys, Enceladus og Mimas. Kilde: Wikimedia Commons. Original: Rubble pile Vektor: Mysid. / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

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

Tidevandskræfterne sænker gradvis satellithastigheden, indtil kredsløbshastigheden er lig med rotationshastigheden..

Roterende bevægelse

Titans synkrone rotation betyder, at dens rotationsperiode omkring sin akse er den samme som kredsløbsperioden, dvs. ca. 16 dage..

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

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

Regnen ville få søerne til at vokse, mens de på den sydlige halvkugle helt sikkert ville tørre op omkring samme tid.

Intern struktur

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

-Kerne sammensat af vand og silikater, selvom muligheden for en mere intern stenet kerne, der er baseret på silikater, også håndteres.

-Forskellige lag is og flydende vand med ammoniak

-Yderste skorpe af is.

Figur 4. Intern struktur af Titan ifølge 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 eksternt og svagt lag af smog..

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 de øvrige medlemmer af solsystemet for godt 4,5 milliarder år siden, er dets overflade ifølge nyere estimater meget nyere, omkring 100 millioner år. Dette er muligt takket være stor geologisk aktivitet..

Billeder afslører iskolde bakker og glatte overflader i mørkere farve.

Der er få kratere, da geologisk aktivitet sletter dem kort efter, at de er dannet. Nogle forskere erklærede, at overfladen af ​​Titan ligner Arizona-ørkenen, selvom isen tager pladsen for klippen.

Forsigtigt afrundede isrygger blev fundet på stedet for sondens nedstigning, som om en væske havde formet dem for længe siden.

Der er også bakker foret med kanaler, der forsigtigt ned til sletten og metansøerne beskrevet ovenfor samt øer. Disse søer er de første stabile flydende legemer, der findes et sted uden for selve jorden og ligger nær polerne.

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

Lettelsen generelt er ikke særlig markeret på Titan. De højeste bjerge når omkring en kilometer eller to i højden ifølge højdemeterdata..

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 helt anden måde, da methan på Titan indtog vandets plads, 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. NASA Astrobiology Institute. NASA finder Moon of Saturn har kemikalie, der kan danne 'membraner'. Gendannet fra: nai.nasa.gov.
  4. NASA Astrobiology Institute. Hvad i verdenen (e) er tholins? Gendannet fra: planetary.org.
  5. Pasachoff, J. 2007. The Cosmos: Astronomy in the new Millennium. Tredje udgave. Thomson-Brooks / Cole.
  6. Seeds, M. 2011. Solsystemet. Syvende udgave. Cengage læring.
  7. Science Daily. Bevis for skiftende årstider, regn på Saturns måne Titans nordpol. Gendannet fra: sciencedaily.com.
  8. Wikipedia. Titan (måne). Gendannet fra: en.wikipedia.org.

Endnu ingen kommentarer