Когда в прошлом месяце зонд Гюйгенс Европейского космического агентства посетил луну Сатурна Титан, зонд прыгнул с парашютом сквозь влажные облака. Здесь сфотографированы речные каналы, пляжи и вещи, похожие на острова. Наконец, спускаясь сквозь клубящийся туман, Гюйгенс приземлился в грязи.
Короче говоря, Титан мокрый.
Кристиан Гюйгенс не был бы немного удивлен. В 1698 году, за триста лет до того, как зонд Гюйгенса покинул Землю, голландский астроном написал следующие слова:
«Поскольку есть уверенность в том, что у Земли и Юпитера есть вода и облака, нет никаких причин, по которым другие планеты должны быть без них. Я не могу сказать, что они абсолютно одинаковы с нашей Водой; но они должны быть жидкими, чего требует их использование, поскольку их красота делает их ясными. Эта наша вода, в Юпитере или Сатурне, мгновенно замерзла бы из-за огромного расстояния от Солнца. Поэтому каждая планета должна иметь свои Воды такого характера, которые не подлежат морозу ».
Гюйгенс открыл Титан в 1655 году, поэтому зонд назван в его честь. В те дни Титан был просто лучом света в телескоп. Гюйгенс не мог видеть облака Титана, беременные дождем, или склоны Титана, изваянные от стремительных жидкостей, но у него было прекрасное воображение.
«Вода» Титана - это жидкий метан CH4, более известный на Земле как природный газ. Обычная вода-земля, H2O, будет замерзать на Титане, где температура поверхности ниже нуля. Метан, с другой стороны, является текучей жидкостью «характера, не подверженного морозу».
Джонатан Лунин, профессор Университета Аризоны, является членом исследовательской группы Миссии Гюйгенса. Он и его коллеги считают, что Гюйгенс высадился в эквивалентном Титану штате Аризона, в основном сухом районе с короткими, но интенсивными влажными сезонами.
«Речные каналы возле зонда Гюйгенса теперь выглядят пустыми», - говорит Лунин, но жидкости там недавно, считает он. Небольшие камни, разбросанные вокруг места посадки, неотразимы: они гладкие и круглые, как речные камни на Земле, и «они сидят в маленьких впадинах, вырытых, по-видимому, торопливыми жидкостями».
Источником всей этой сырости может быть дождь. Атмосфера Титана «влажная», то есть богатая метаном. Никто не знает, как часто идут дожди, «но когда это происходит, - говорит Лунин, - количество пара в атмосфере во много раз больше, чем в атмосфере Земли, поэтому вы можете получить очень интенсивные ливни».
И, возможно, радуга тоже. «Для радуги вам нужны солнечные лучи и капли дождя. У Titan есть и то и другое », - говорит эксперт по атмосферной оптике Les Cowley.
На Земле образуются радуги, когда солнечный свет отражается от прозрачных капель воды и выходит из них. Каждая капля действует как призма, распространяя свет в знакомый спектр цветов. На Титане радуги образуются, когда солнечный свет падает на капли метана, которые, подобно каплям воды, прозрачны.
«Их красота [требует], чтобы они были ясны…»
«Метановая радуга была бы больше, чем водяная радуга, - отмечает Коули, - с основным радиусом не менее 49 ° для метана против 42,5 ° для воды. Это связано с тем, что показатель преломления жидкого метана (1,29) отличается от показателя преломления воды (1,33) ». Порядок цветов, однако, будет таким же: синий внутри и красный снаружи, с общим оттенком оранжевого цвета, вызванным оранжевым небом Титана.
Одна проблема: радуге нужен прямой солнечный свет, но небо Титана очень туманно. «Видимые радуги на Титане могут быть редкостью», - говорит Коули. С другой стороны, инфракрасные радуги могут быть распространены.
Исследователь атмосферы Боб Вест из Лаборатории реактивного движения НАСА объясняет: «Атмосфера Титана в основном чистая на инфракрасных волнах. Вот почему космический корабль Cassini использует инфракрасную камеру для фотографирования Титана ». Инфракрасные солнечные лучи без проблем проникают в темный воздух и создают радугу. Лучший способ их увидеть: инфракрасные очки «ночного видения».
Все эти разговоры о дожде, радуге и грязи делают жидкий метан похожим на обычную воду. Это не. Учтите следующее:
Плотность жидкого метана составляет всего около половины плотности воды. Это что-то, скажем, судостроитель на Титане должен принять во внимание. Лодки плавают, когда они менее плотные, чем жидкость под ними. Лодка Титана должна быть очень легкой, чтобы плавать в жидком метановом море. (Это не так безумно, как кажется. Будущие исследователи захотят посетить Титан, и лодки могут быть хорошим способом передвижения.)
Жидкий метан также имеет низкую вязкость (или «клейкость») и низкое поверхностное натяжение. Смотрите таблицу ниже. Поверхностное натяжение - это то, что придает воде упругую кожуру, а на Земле позволяет водным клопам мчаться по водоемам Водяной жук на Титане быстро утонет в пруду меткого метана. С другой стороны, низкая гравитация Титана, только одна седьмая гравитации Земли, может позволить существу снова выбраться обратно.
Возвращаясь к лодкам: винты, вращающиеся в метане, должны быть слишком широкими, чтобы «хватать» достаточно жидкой жидкости для движения. Они также должны быть изготовлены из специальных материалов, устойчивых к растрескиванию при криогенных температурах.
И следите за этими волнами! Европейские ученые Джон Зарнецкий и Надим Гафур вычислили, какими могут быть метановые волны на Титане: в семь раз выше, чем типичные земные волны (в основном из-за низкой гравитации Титана) и в три раза медленнее, «давая серферам дикую езду», говорит Гафур.
И последнее, но не менее важное, жидкий метан легко воспламеняется. Титан не загорается, потому что атмосфера содержит так мало кислорода - ключевой ингредиент для сжигания. Если исследователи посещают Титан однажды, они должны быть осторожны со своими кислородными баллонами и сопротивляться желанию затопить пожары «водой».
Инфракрасные радуги, высокие волны, моря, манящие моряков. Гюйгенс не видел ничего из этого, пока он не упал в грязь. Они действительно существуют?
«… Нет никаких причин, почему другие планеты должны быть без них».
Первоначальный источник: [электронная почта защищена]
