Титан - живая планета! Геология, атмосфера, гидрология и пр

[Космос-3794]

В декабре в Icarus выходит статья с дальнейшими анализами данных пенетрометра на борту Гюйгенса:"Penetrometry of granular and moist planetary surface materials: Aplication to the Huygens landing site on Titan". (doi: 10.1016/j.

Авторы исследуют три стадии эксперимента.
1. Первые 2 мсек, предположительно внещний поверхностный материал, толщиной около 7 мм, более рыхлый чем земной снег.
2. Резкий всплеск после 2-й мсек., при экспериметальном моделировании соответствует удару о мекие камни или жесткую поверхность. В случае гальки, наиболее точное соответствие дают сферические объекты диаметром 16 мм.
3. В течении периода 2.5 - 11 мсек кривая спадает, предполагая снижение сопротивления, что наиболее соответствует влажному грунту, с более сухим верхним приповерхностным слоем, с глубиной становящиемуся влажнее. Тем не менее авторы указывают что даже земной влажный песок не может служить точной аналогией т.к. нижний слой титанианского грунта по мере углубления оказывает меньшее сопротивление:
 


http://www.unmannedspaceflight.com/index.php?showtopic=598&st=630&start=630

[Nikola]

Я вот не специалист, так можете ли Вы рассказать в чём принципиальное отличие их работы от эксперимента Миллера-Урея, о котором мы читали в детстве?

Я похожими экспериментами тоже не занимался , но могу гарантировать что при наличии ионизирующих излучений (УФ) и любых соединений содержащих О и Н вода появится. Это просто вопрос времени. Так что наличие/отсутствие воды в начале синтеза не важно.

[pkl]

В декабре в Icarus выходит статья с дальнейшими анализами данных пенетрометра на борту Гюйгенса:"Penetrometry of granular and moist planetary surface materials: Aplication to the Huygens landing site on Titan". (doi: 10.1016/j.

Авторы исследуют три стадии эксперимента.
1. Первые 2 мсек, предположительно внещний поверхностный материал, толщиной около 7 мм, более рыхлый чем земной снег.
2. Резкий всплеск после 2-й мсек., при экспериметальном моделировании соответствует удару о мекие камни или жесткую поверхность. В случае гальки, наиболее точное соответствие дают сферические объекты диаметром 16 мм.
3. В течении периода 2.5 - 11 мсек кривая спадает, предполагая снижение сопротивления, что наиболее соответствует влажному грунту, с более сухим верхним приповерхностным слоем, с глубиной становящиемуся влажнее. Тем не менее авторы указывают что даже земной влажный песок не может служить точной аналогией т.к. нижний слой титанианского грунта по мере углубления оказывает меньшее сопротивление:
 


http://www.unmannedspaceflight.com/index.php?showtopic=598&st=630&start=630

Не означает ли это, что там, под твёрдой корочкой - полужидкий "кисель"?

[Дмитрий Виницкий]

По одной из версий, вообще - жидкая вода.

[Космос-3794]

По одной из версий, вообще - жидкая вода.

На глубине 5 см? :wink:

[Olweg]

Интересно, что за

внешний поверхностный материал, толщиной около 7 мм, более рыхлый чем земной снег.

:roll:

[Космос-3794]

Вчера на собрании Американского Геофизического Общества команда Кассини представила наиболее вероятные свидетельства ледяного вулканизма на поверхности Титана. Используя радарные снимки и топографические данные, исследователи составили трехмерную карту Sotra Facula, области предполагаемого криовулканизма. Sotra Facula располагается на 15 град. ЮШ, 40 град ЗД и сканировалась в течении пролетов Т25 (22 февраля 2007) и Т28 (10 апреля 2007).



На карте различаются пики высотой более 1000 м, глубокие кальдеры  (до 1500 м) и лавовые потоки. Съемка с помощью инфракрасного спектрометра VIMS помогла определить, что дольчатые структуры, криолавовые "языки", отличаются по составу от окружающей поверхности. Криовулканизм может объяснить присутствие метана в атмосфере планеты в течении длительного геологического времени, несмотря на разрушающее воздействие солнечного ультрафиолета.



По данным радарной и инфракрасной съемки, а также радарной топографии был составлен фильм -
Ложные цвета на начальных кадрах обозначают различие минерального состава поверхностного материала. Дюны окрашены в коричнево-голубой, где голубой предполагает присутствие ледяных обнажений. Лавовые потоки имеют яркий желтовато-белый цвет, также как вулканические пики и кальдеры. На более поздних кадрах ложные цвета соответствуют топографическим различиям, где голубой отмечает низины, а желтый и белый возвышенности. Дюны находятся в низинах. Лавовые языки трудноразличимы на возвышенностях, что предполагает их толщину не более 100 м.

http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA13695
http://www.nasa.gov/mission_pages/cassini/telecon/20101214/
http://www.universetoday.com/81709/string-of-peaks-on-titan-could-be-cryovolcanoes/#more-81709

[Salo]

http://rnd.cnews.ru/natur_science/news/top/index_science.shtml?2011/05/12/439774

Под поверхностью Титана может скрываться океан[/size]

12.05.11, Чт, 12:06, Мск

Странности вращения крупнейшего спутника Сатурна, Титана, могут быть еще одним доказательством существования океана, скрытого под поверхностью этого небесного тела.

Титан, больший по размеру, чем Меркурий, является единственным объектом, помимо Земли, на поверхности которого обнаружена жидкость. Разумеется, моря из жидкого метана заставляют многих ученых усомниться в наличии жизни на этом спутнике, однако есть косвенные свидетельства того, что под поверхностью Титана могут существовать огромные океаны, состоящие из воды и аммиака.

С помощью радиолокации, которая позволяет смотреть сквозь плотную атмосферу Титана, космический зонд НАСА Cassini обнаружил, что с течением времени определенные примечательные участки поверхности спутника переместились на 30 км. Можно предположить, что они плавают по подповерхностному океану.

Орбита Титана очень похожа на орбиту нашей Луны, например, он всегда повернут одной стороной к Сатурну, точно также, как Луна повернута одной стороной к Земле. Однако ось вращения Титана наклонена примерно на 0,3 градуса, что кажется странным в свете данных о моменте инерции Титана и его устойчивости к изменениям во вращении.


Возможная структура Титана. Синяя полоска показывает океан жидкой воды, спрятанный между двумя ледяными панцирями (серый цвет), изолирующими воду от космоса и каменного ядра спутника.

Наклон осевого вращения Титана можно неправдоподобно объяснить уникальностью его строения: Титан является твердым телом, которое вблизи поверхности плотнее, чем в центре. Но это находится в противоречии со всем, что мы знаем о других планетах, спутниках и процессах формирования планет.

Другое, более вероятное и простое объяснение заключается в наличии под ледяной оболочкой поверхности океана, состоящего из жидкой воды. На дне этого океана находится ледяная мантия, под ней - каменное ядро. Модель исследовательской группы, работающей с данными Cassini, демонстрирует широкий диапазон глубины такого океана: от 5 до 425 км, а толщина ледяного панциря планеты может составить от 150 до 200 км. Последние цифры не очень утешительны для планируемых миссий по бурению льда и спуску зондов в воды предполагаемого океана спутника Сатурна. Проход сквозь сотни километров льда потребует огромных энергетических ресурсов или нетрадиционного подхода к техническому оснащению миссии по разведке недр Титана.

Несмотря на данные зонда Cassini, вопрос о наличии воды под поверхностью Титана остается открытым. В частности, "странности" его орбиты и наклона оси вращения можно объяснить, например, столкновением с кометой или астероидом. Последние расчеты ученых лишь доказывают высокую вероятность наличия "подземных" океанов.

В будущем ученые планируют применить свою модель для анализа спутников Юпитера: Ио, Европы, Ганимеда и Каллисто. По мнению исследователей, измерения наклона Европы или Ганимеда могут предоставить дополнительные доказательства существования "подземных" океанов.

Интерес к возможному океану Титана не случаен – жизнь, которая нам известна, требует наличия жидкой воды, и океаны Титана могут иметь все необходимые условия для зарождения и развития живых организмов.

[Salo]

http://www.inauka.ru/news/article106267.html

СПУТНИК САТУРНА ПРЕДОСТАВИЛ НОВЫЕ ДАННЫЕ О ПРИРОДЕ ЗЕМЛИ

Данные, полученные недавно со спутника Сатурна, подтверждают теорию российского ученого о существовании когда-то на Земле иной формы жизни. Результаты новейших исследований самого раннего этапа развития нашей планеты и данные, полученные космическим аппаратом "Кассини" со спутника Сатурна Титана.

Как передает ИТАР-ТАСС, это свидетельствует о том, что до зарождения нынешней формы жизни существовала другая жизнь - на основе водорода и металлических соединений. По мнению автора теории, директора Геологического института РАН академика Михаила Федонкина, до того, как Земля сложилась в нынешнем виде, наша планета представляла собою космическое тело, на котором господствовали совсем другие природные условия.

Земная среда была горячей, бескислородной, водородной с растворенными в ней металлами. В ней и появились организмы, "горючим" для которых служили протоны и электроны, получаемые из водорода. А катализаторами были соединения с участием металлов, в том числе и тяжелых.

Похожая ситуация наблюдается и на Титане. Это планета с диаметром в 5152 км превышает размеры Меркурия и вдвое больше Луны. А посему обладает и атмосферой. Правда, состоит она из азота, метана, водорода и инертных газов. Но все остальное - почти как на Земле: плавают облака, видна дымка, идут дожди из жидкого метана. А на поверхности, соответственно, есть реки и озера, которые, по заключениям исследователей, могут доходить до 1 км глубины.

Само появление и развитие нынешней, углеродной формы жизни на Земле является, согласно теории ученого, следствием деятельности прежней, "водородной". Тогдашние организмы, подобно тем, что на Титане, постепенно поглощали водород, провоцируя реакции, в ходе которых он превращался в воду, а металлические соединения - в металлы.

Таким образом, поближе познакомившись с Титаном, мы, не исключено, заглянем в самое раннее прошлое и земной жизни.

[Olweg]

Земная среда была горячей, бескислородной, водородной с растворенными в ней металлами.
...
Похожая ситуация наблюдается и на Титане.

Ага, очень похожая...

[Космос-3794]

На Титане обнаружен восьмой по счету ударный кратер. Эти образования редки на поверхности планеты из-за ее плотной атмосферы, в которой сгорают мелкие метеориты, а также активных эрозионных процессов, уничтожающих последствия ударных воздействий. До недавнего времени было твердо установлено только семь ударных образований. Восьмой кратер,обнаруженный во время пролета 21 июня  2011, имеет диаметр около 40 км и окружен ярким (в радиодиапазоне) поясом материалов выброса, протяженностью 15-20 км. Дюны, видимые на снимке в виде рядов темных линий, практически не налагаются на выброшенное вещество. Это, а также обрывистые внутренние стены кратерного вала, подразумевает относительно молодой возраст образования.
Радарный снимок длиной 242 км и шириной 257 км, имеет разрешение 350 м. Координыты центра снимка - 12 град. с.ш., 45 град. з.д.



http://saturn.jpl.nasa.gov/photos/imagedetails/index.cfm?imageId=4354

[instml]

Астрономы составили карту Титана при помощи зонда "Кассини"

http://ria.ru/science/20111004/449239257.html

[Космос-3794]

В сентябре в Icarus вышла интересная статья - "Organic sedimentary deposits in Titan's dry lakebeds: Probable evaporite".
Автор Jason W. Barnes c  коллегами, любезно предоставил ссылку на форуме http://www.unmannedspaceflight.com/index.php?showtopic=6663

"Органические осадочные отложения на дне высохших титанианских озер: возможные эвапориты".

Эвапориты формируются на поверхности планеты когда растворенные вещества осаждаются из насыщенного раствора при испарении жидкого растворителя. До настоящего времени они были обнаружены только на двух астрономических телах: на Земле и Марсе. На земле они разнообразны,и в зависимости от материала окружающих горных пород  и состава флюида, представлены карбонатами (CaCO3), сульфатами (CaSO4), или хлоридами (NaCl). Роверами были открыты эвапоритные отложения на Марсе, в основном сульфатные - благодаря сильнокислотным свойствам окружающей среды.
Открытие бассейнов жидких углеводородов на поверхности Титана также представляет возможность обнаружения эвапоритов, хотя и с весьма экзотической химией по отношению к планетам земной группы.
Так как титанианские углеводородные озера и моря представляют единственный из известных аналогов земного гидрологического цикла, их состояние и динамика представляют огромный интерес в сравнительном контексте. До недавнего времени наблюдения VIMS  в районе северных озер были невозможны из-за полярной ночи. Поэтому главной целью пролета Т69 (5 июня 2010) было изучение титанианских озер, в частности их состава, по результатам спектрального анализа береговых линий. Для этого специально исследовались области  береговой линии Ligeria Mare , которые ранее наблюдались радарной съемкой при пролетах T25 (22 февраля 2007), T28 (10 апреля 2008) и T29 (27 апреля 2008).
По результатам съемки в трех спектральных диапазонах (R = 5

[instml]

Спасибо за перевод

[Имxотеп]

Журнал Planetary and Space Science выложил в бесплатный доступ специальный номер, посвященный Титану. 14 статей на разные темы, от внутреннего строения, до морфологии поверхности и атмосферы. Есть даже исследование особенностей плавания по Лигейскому морю для миссии TiME.

[Wishbone]

Журнал Planetary and Space Science выложил в бесплатный доступ специальный номер, посвященный Титану.

Большое спасибо!

[instml]

Французские планетологи нашли еще один слой атмосферы у Титана

МОСКВА, 16 янв - РИА Новости. Спутник Сатурна Титан обладает особой частью атмосферы - так называемым планетарным пограничным слоем, существование которого ранее считалось отличительной частью воздушной оболочки Земли, заявляют французские планетологи в статье, опубликованной в журнале Nature Geoscience.

По современным представлениям, планетарный пограничный слой представляет собой особую часть тропосферы - нижнего слоя атмосферы, свойства которого в каждой точке воздушного определяются рельефом подстилающей поверхности и ее термическими свойствами, иными словами, скоростью ее нагрева и остывания. На Земле этот слой находится на высоте 500-2,5 тысячи метров над уровнем моря.

Бенджамин Шарнай (Benjamin Charnay) и Себастиан Лебоннуа (Sebastien Lebonnois) из университета Пьера и Марии Кюри в Париже (Франция) смогли определить высоту пограничного слоя на Титане - 800-2000 метров - и разделили его на две независимых друг от друга части при помощи компьютерной модели, описывающей циркуляцию воздушных масс в азотно-метановой атмосфере спутника Сатурна.

Как отмечают исследователи, снимки и данные с автоматических зондов "Вояджер-1" и "Кассини", а также спускаемого аппарата Гюйгенс предоставили множество свидетельств в пользу существования подобной прослойки на Титане. С другой стороны, каждый из этих аппаратов указал на разные свойства и протяженность пограничного слоя, что помешало предшественникам Шарная и Лебоннуа сделать однозначные выводы по поводу его существования или отсутствия на Титане.

Исследователи объединили наиболее достоверные данные с зондов и другие данные по устройству атмосферы и поверхности Титана в трехмерной модели циркуляции воздушных масс.

Как показало моделирование, чрезвычайно плотная атмосфера и большая удаленность от Солнца мешают установлению полноценных дневных и ночных циклов в приповерхностных слоях атмосферы. Тем не менее, периодическое изменение уровня освещенности порождает небольшие колебания и способствует формированию двух отдельных слоев в нижней части тропосферы Титана.

По словам ученых, самые нижние слои воздуха у поверхности планеты образуют так называемый конвективный слой высотой от 100 до 800 метров. В этой области атмосферы воздушные массы нагреваются за счет энергии солнечного света в дневное время и остывают в темное время суток.

На высоте от одного до двух километров начинается вторая зона - так называемый сезонный пограничный слой. Здесь температура воздуха и другие свойства атмосферы зависят от времени года и положения тропического атмосферного фронта - "дирижера" погоды на экваторах Титана и Земли. Как объясняют планетологи, благодаря этому в атмосфере Титана возникают сезонные муссоны и пассаты, аналогичные своим земным "кузенам".

На большей высоте начинается "обычная" тропосфера, свойства которой не зависят от особенностей рельефа и времени года.

Ученые полагают, что их модель убедительно доказывает существование двухкомпонентного пограничного слоя в атмосфере Титана. Это добавляет очередной аргумент в пользу сходства устройства атмосферы Земли и самого "землеподобного" спутника Сатурна, заключают авторы статьи.

http://ria.ru/science/20120116/540390322.html

[instml]

Cassini Sees the Two Faces of Titan's Dunes



http://www.nasa.gov/mission_pages/cassini/multimedia/pia15225.html

Data from NASA's Cassini spacecraft show that the sizes and patterns of dunes on Saturn's moon Titan vary as a function of altitude and latitude. Image credit: NASA/JPL-Caltech, and NASA/GSFC/METI/ERSDAC/JAROS and U.S./Japan ASTER Science Team

A new analysis of radar data from NASA's Cassini mission, in partnership with the European Space Agency and the Italian Space Agency, has revealed regional variations among sand dunes on Saturn's moon Titan. The result gives new clues about the moon's climatic and geological history.

Dune fields are the second most dominant landform on Titan, after the seemingly uniform plains, so they offer a large-scale insight into the moon's peculiar environment. The dunes cover about 13 percent of the surface, stretching over an area of 4 million square miles (10 million square kilometers). For Earthly comparison, that's about the surface area of the United States.

Though similar in shape to the linear dunes found on Earth in Namibia or the Arabian Peninsula, Titan's dunes are gigantic by our standards. They are on average 0.6 to 1.2 miles (1 to 2 kilometers) wide, hundreds of miles (kilometers) long and around 300 feet (100 meters) high. However, their size and spacing vary across the surface, betraying the environment in which they have formed and evolved.

Using radar data from the Cassini spacecraft, Alice Le Gall, a former postdoctoral fellow at NASA's Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Calif., who is currently at the French research laboratory LATMOS, Paris, and collaborators have discovered that the size of Titan's dunes is controlled by at least two factors: altitude and latitude.

In terms of altitude, the more elevated dunes tend to be thinner and more widely separated. The gaps between the dunes seem to appear to Cassini's radar, indicating a thinner covering of sand. This suggests that the sand needed to build the dunes is mostly found in the lowlands of Titan.

Scientists think the sand on Titan is not made of silicates as on Earth, but of solid hydrocarbons, precipitated out of the atmosphere. These have then aggregated into grains 0.04 inch in size by a still unknown process.

In terms of latitude, the sand dunes on Titan are confined to its equatorial region, in a band between 30 degrees south latitude and 30 degrees north latitude. However, the dunes tend to be less voluminous toward the north. Le Gall and colleagues think that this may be due to Saturn's elliptical orbit.

Titan is in orbit around Saturn, and so the moon's seasons are controlled by Saturn's path around the sun. Because Saturn takes about 30 years to complete an orbit, each season on Titan lasts for about seven years. The slightly elliptical nature of Saturn's orbit means that the southern hemisphere of Titan has shorter but more intense summers. So the southern regions are probably drier, which implies they have less ground moisture. The drier the sand grains, the more easily they can be transported by the winds to make dunes. "As one goes to the north, we believe the soil moisture probably increases, making the sand particles less mobile and, as a consequence, the development of dunes more difficult." says Le Gall.

Backing this hypothesis is the fact that Titan's lakes and seas are not distributed symmetrically by latitude. These reserves of liquid ethane and methane are predominantly found in the northern hemisphere, suggesting again that the soil is moister toward the north and so, again, the sand grains are less easy to transport by the wind.

"Understanding how the dunes form as well as explaining their shape, size and distribution on Titan's surface is of great importance to understanding Titan's climate and geology because the dunes are a significant atmosphere-surface exchange interface", says Nicolas Altobelli, ESA's Cassini-Huygens project scientist. "In particular, as their material is made out of frozen atmospheric hydrocarbon, the dunes might provide us with important clues on the still puzzling methane/ethane cycle on Titan, comparable in many aspects with the water cycle on Earth."

http://www.nasa.gov/mission_pages/cassini/whycassini/cassini20120123.html

[instml]

На Титане нашли два типа дюн

Астрономы обнаружили на Титане два типа дюн. Ученые надеются, что этот факт поможет в понимании погодных процессов на спутнике Сатурна. Статья ученых появилась в журнале Icarus, а ее краткое изложение приводится на сайте NASA.

По словам исследователей, тип дюн определяется преимущественно расположением - на севере находятся относительно жиденькие дюны, в то время как на юге они более "полные". Также тип дюн зависит от высоты региона - в низинах расстояния между гребнями много меньше, чем на возвышенностях.

По мнению ученых, дюны на Титане состоят из частиц замерзших углеводородов. Линейные размеры частиц составляют порядка 0,1 сантиметра (как именно они образуются, ученым до сих пор неизвестно). Сами дюны достигают 100 метров в высоту, 1-2 километра в ширину и сотни километров в длину. Дюны располагаются в полоске между 30 градусами южной широты и 30 градусами северной.

При этом, с точки зрения геологии, дюны являются вторым по распространенности ландшафтом на спутнике - они занимают 13 процентов площади Титана. На первом месте при этом находятся однородные (во всяком случае они представляются такими со спутника) равнины. По мнению ученых, разные свойства дюн могут объясняться неравномерным распределением углеводородных океанов на Титане.

Титан - первое небесное тело, на котором обнаружен цикл наподобие земного круговорота воды в природе. Роль воды в нем выполняет метан. На Титане идут метановые дожди, есть озера жидкого метана и метановый туман. Все эти открытия были сделаны при помощи зонда "Кассини", данные которого использовались и в последней работе.

http://lenta.ru/news/2012/01/24/titan/
http://www.nasa.gov/mission_pages/cassini/whycassini/cassini20120123.html
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0019103511004179

[instml]

А тем временем на Титане нашли озеро в умеренных широтах южного полушария (примерно 40°ю.ш. 280°з.д.)
http://www.lpi.usra.edu/meetings/lpsc2012/pdf/2766.pdf
Для сравнения, озеро Онтарио - 72°ю.ш. 183°з.д.