"Кассини" !

[Kweni]

Итак, Кассини пролетел мимо Титана, и пока ничего нового не предвидится. Поэтому самое время  кратко повторить то, что мы знаем о Титане.

диаметр 5150км
Площадь поверхности Титана - примерно как у Евразии и Африки вместе взятых.
плотность 1,881 г/куб см
Это близко к плотности Каллисто (1,85) и Ганимеда (1,94), но меньше плотности Тритона (2,07) и Луны (3,34)
ускорение свободного падения 1,3584 м/с2 (0,138 земного)
2 космическая скорость 2645 м/с
При царящей там температуре средняя квадратичная скорость молекул азота 283м/с, метана, 375 м/с, что намного меньше 2 космической скорости, таким образом, атмосфера Титана должна быть устойчива: из неё в космос будут улетучиваться лишь водород и гелий.

Титан вращается синхронно, то есть повёрнут одной стороной к Сатурну.
наклон оси вращения около 27 градусов
длина года 29,46 лет (период обращения Сатурна вокруг Солнца)
длина солнечных суток 15сут 22ч 41+-3мин (период обращения Титана вокруг Сатурна)
Таким образом, на Титане есть смена сезонов, хотя и очень медленная. Близ полюсов бывает полярная ночь, у самого полюса её длина почти 15 лет. Сутки тоже длиннее земных: день и ночь длятся почти по 8 наших суток. Однако плотная атмосфера, несомненно, смягчает температурные колебания. К сожалению, я не нашёл данных, как изменяется температура в зависимости от широты, времени суток и поры года. Возможно, этих данных пока просто нет.

Атмосфера.
давление у поверхности 1,5атм
плотность у поверхности в 4.5 раз больше земной
средняя молекулярная масса  28.6
В нижних слоях атмосферы видны (в инфракрасном свете) метановые облака. В верхних (на высоте до 250км над поверхностью) - плотный слой оранжевого дыма, состоящего из азотсодержащего органического полимера.
Из-за малой силы тяжести атмосферное давление убывает с высотой намного слабее, чем на Земле.

Предполагаемый состав атмосферы. Азот, метан и углеводороды определены прямыми измерениями, аргон должен быть на основании косвенных данных.
азот ~77-85%
аргон ~12-17%
метан ~3-6%
водород 0.1-0.4%
этан    0,002%
угарный газ 0,001%
пропан 0,0005-0,002%
ацетилен 0,0002%
этилен 0,00004%
циановодород 0,00002%
диацетилен HC-CH 0,000003%
пропин C3H4 0,000003%
пропиннитрил (цианацетилен) HC3N 0,000001-0,00001%
динитрил этана NC-CN 0,000001-0,00001%
углекислый газ 0,000001%

Атмосфера из азота и метана должна иметь молекулярную массу около 25. Но она 28,6, следовательно, в атмосфере есть какой-то тяжёлый газ, вероятнее всего аргон. Но его обнаружить не удалось: в верхних слоях атмосферы его <6%, а нужно 12%. Значит, либо в нижних слоях атмосферы концентрация аргона повышается до 17%, либо в атмосфере какой-то другой газ.  
Если Кассини найдёт аргон, это ещё будет значить, что азот попал на Титан непосредственно при образовании спутника из протосолнечной туманности, а если аргона не будет - что азот на Титане является продуктом разложения аммиака.

Азот, аргон (если он есть) и метан существовали на Титане изначально, а остальные компоненты образовались при разложении метана (с участием азота) в верхних слоях атмосферы солнечным ультрафиолетом. По расчётам, весь метан атмосферы должен был разложиться за 50 млн лет. Значит, на поверхности есть большие залежи метана, восполняющего его убыль в атмосфере (однако не обязательно в виде океана).

температура на поверхности Титана -179 градусов (по-видимому, средняя)
температура гипотетического океана от -180,5 до -172 (по разным расчётным моделям)
температуры плавления и кипения (в условиях Титана)
азот -209,9   -192,5
метан -182,5   -157
этан -183,3 около -85
аргон -189,3   -182
угарный газ ? -188,5
пропан -187,1 около -40
Очевидно, что ниже -192,5 температура на Титане опускаться не может.

Видно, что метан на Титане является жидкостью в интервале температур только 25 градусов - против 100 градусов для воды на Земле. Чистый метан при -179 испаряется так же сильно, как вода при +60. Именно так была опровергнута гипотеза об океане из чистого метана: метановое море должно сильно испаряться, тёплый пар должен подниматься вверх и уменьшать градиент температур в нижних слоях атмосферы. Но этот градиент по измерениям 1,36+-0,1 градусов/км против 0,6 градуса на 1 км в случае океана из чистого метана.

Продолжение следует.

[Бродяга]

А интересно, может быть что-либо вроде "криогенной жизни" на основе метана?

[Игорь Суслов]

А интересно, может быть что-либо вроде "криогенной жизни" на основе метана?

...или "каменной" на Венере, на основе кремния...

[Kweni]

Ишь, размечтались - жизнь на Титане им подавай. Вы бы молились, чтобы там хотя бы завалящее море было.
На Титане могут быть аминокислоты (немного), но в плане жизни это ничего не даёт.
На Титане слишком холодно, и химические реакции, необходимые для жизни, там просто не пойдут, так как скорость химических реакций исключительно сильно зависит от температуры.
В принципе, отдельные фанатики-жизнеманы выдвигали идею, что на Титане может быть жизнь на основе органических радикалов. Радикалы - это, упрощённо говоря, обрывки молекул. На Земле, где тепло, они живут доли секунды и наблюдаются только как промежуточные продукты в реакциях. На Титане, где холодно, многие из них будут устойчивы.
Однако такая жизнь слишком маловероятна, чтобы эту идею стоило обсуждать.



Однако, продолжение про Титан.

Получившиеся из метана и азота в атмосфере вещества частью остаются там, частью оседают вниз, и только водород уходит в космос. Причём один из основных продуктов - ацетилен - конденсируясь в твёрдую фазу, под действием света полимеризуется со взрывом. Есть гипотеза, что The explosion of ethyne could result in the disruption of surface layers.  

Если фотолиз метана продолжался теми же темпами начиная с момента образования солнечной системы, то на поверхности должен был осесть слой толщиной, в среднем:
жидкости (в основном этан и пропан) -1км
твёрдых осадков (на 76% полимеры ацетилена, на 12% циановодород) -140м

Этан и метан хорошо растворяются друг в друге и получившаяся смесь имеет более низкую температуру плавления (минимум -201 при 70 мол.% метана), а также меньше испаряется, так что на поверхности Титана должна существовать жидкость, возможно, в виде океана. Её состав известен крайне приблизительно:
метан 7-84%
этан и пропан 5-91%
азот 2-6%
аргон 0-6%
а также примеси ацетилена, водорода, угарного газа и других растворённых веществ.

Испаряется из этой жидкости, однако, главным образом метан. Так что доля метана в облаках, реках (если они есть) и дождевых каплях должна быть больше его доли в океане. Соответственно эти реки и капли сильно испаряются. По расчётам выходит даже, что дожди могут выпадать только в горах и у полюсов, а в остальных местах выпадающий из туч дождь должен испаряться, не достигая поверхности.

По расчётам, на поверхности океана не должно быть айсбергов или пены. Если из-за понижения температуры на поверхности океана образуется лёд, то этот лёд утонет. То есть океан из воды замерзает с поверхности, а метановый - со дна.

Таким образом, на поверхности Титана ожидается:
1) водяной лёд, плотность 1, при -180 твёрдость примерно как у кварца.
2) твердые органические вещества, в основном полимеры ацетилена и других алкинов, а также циановодород и другие нитрилы, более лёгкие и менее твёрдые, чем водяной лёд
3) органическая жидкость: метан, этан, пропан и др, плотность около 0,4
4) возможно, там есть и обычные горные породы.

Основной довод против океана на Титане: орбита Титана немного вытянутая (эксцентриситет 0,029192). Поэтому Сатурн должен возбуждаеть на Титане приливные волны, рассеивающие энергию и уменьшающие степень вытянутости орбиты. Если на Титане нет океана, время, за которое орбита Титана должна была стать круговой, превышает возраст солнечной системы. Если же на Титане есть океан, это время зависит от очертаний береговой линии и глубины океана. Наиболее правдоподобные расчёты дают время порядка 200 миллионов лет. Это может означать:
1) океана вообще нет.
2) он образовался недавно, и приливное трение ещё не успело уменьшить эксцентриситет орбиты.

Таким образом, образовалось основное противоречие в наших знаниях о Титане: с одной стороны, состав атмосферы и температура требуют наличия больших количеств жидких углеводородов на поверхности планеты. С другой стороны, параметры орбиты Титана несовместимы с наличием на нём океана.

Есть много гипотез, пытающихся это противоречие разрешить.

1)Некоторые из наших данных о Титане на самом деле ошибочны. Например, температура на поверхности на самом деле ниже, и метан там пребывает в виде льда, образуя в самых тёплых местах не океан, а всего лишь лужицы. Или неверен расчёт для приливного трения: 2 из 7 параметров в формуле были точно неизвестны, причём один из них зависит от внутреннего строения Титана, а второй - коэффициент трения - был взят таким, какой он у океана Земли.

2)Большую часть истории Солнечной системы орбита Титана была круговая, но недавнее столкновение или сближение изменило её.  А океан всегда был. Очень маловероятно: для наблюдаемого эксцентриситета нужно столкновение с очень большим телом, и Титан наверняка бы разрушился.

3)Океана на Титане нет или же он там -временное явление. Метан поставляется в атмосферу эпизодически, например вулканами (что, по расчётам, возможно) или выпадающими на поверхность кометами (но расчёты показали, что кометы не могут поставить достаточно метана). Эта гипотеза предполагает, что содержание метана в атмосфере может колебаться в широких пределах, причём обычно его  намного меньше, чем сейчас (иначе непонятно, куда мог деваться этан и другие образующиеся при фотолизе жидкости).

4)Верхние слои Титана толщиной 1-10км пористые, наподобие губки, либо сложены обломками. Всё это насквозь пропитано метаном. Таким образом, на Титане много жидкости, но океана нет. Как показали расчёты, такое возможно и это устраняет проблему приливного трения. Однако возникает вопрос, как такой слой мог образоваться.

Какая из гипотез верна, мы узнаем через несколько месяцев.

[AlexCherny]

Ишь, размечтались - жизнь на Титане им подавай. Вы бы молились, чтобы там хотя бы завалящее море было...Какая из гипотез верна, мы узнаем через несколько месяцев.

Спасибо Вам за доступное и интересное изложение полученных о Титане данных!

[Игорь Суслов]

Спасибо Вам за доступное и интересное изложение полученных о Титане данных!

Ну... А Старый наложил свое "ОДОБРЯЮ"? Без визы Старого НИ ЧТО про океан не действительно

[Бродяга]

Что касается "жизни на Титане" - я имел в виду вообще некий самовоспроизводящийся сложный физико-химический процесс.

 Что касается "вероятности" - "жизнь сложных структурированных органических молекул очень сильно разбавленных водяными растворами" на пл. Земля - "эдак очень вероятна" если не знать заранее?
 Учтите, что "просто Огромная Куча белковых молекул" будет "мёртвая как колода".

[Lirik]

Разговор сугубо умозрительный. Искусственным путем жизнь и на Земле, при всем величии технологий, получить практически невозможно, за исключением вирусов. А теория задним умом сильна. Т.е. предсказать на Земле наличие жизни, не зная о её наличии, очень сложно.
Следовательно, необходимо исходить из презумпции существования жизни везде. Так мы (человечество) меньше дров наломаем.
PS
Пока не доказано обратного, жизнь может существовать в любых формах. И на основе метана, и на основе кремния, да хоть в виде плазменных или кварковых структур. Интересно, а как можно доказать обратное, т.е. не возможность таких форм?  :wink:

[avmich]

Интересно, а как можно доказать обратное, т.е. не возможность таких форм?

Наверное, можно попробовать так. Дать "конструктивное" определение жизни, чтобы в него входили требования наличия некоторых существенных свойств. Например, Энгельс определил жизнь как "форму существования белковых тел". То есть, Энгельс подразумевал обязательность "белковости". Далее, в случаях с кварками или плазмой доказать, если это имеет место, невозможность данного свойства. Тогда окажется, что жизнь, в данном определении, на материалах с данными свойствами невозможна.

[Tiamat]

Метан, Этан, моря. А у Гюйгенса какие двигатели? Он там спичкой не станет? А то спирт ведь, вроде горит.

[avmich]

В чём спирт горит? :) Со свободным кислородом на Титане вроде бы напряжёнка :) .

[Бродяга]

Да, а тот же метанол и этанол там в каком виде?
 (Особенно интересно в каком виде этанол - может на Титане есть Ледник Из Этанола - эксклюзив для Старого, тксзть...)

[fagot]

Да, а тот же метанол и этанол там в каком виде?
 (Особенно интересно в каком виде этанол - может на Титане есть Ледник Из Этанола - эксклюзив для Старого, тксзть...)

Учитывая температуру на поверхности, в самом что ни наесть замерзшем. Всвязи с этим вспоминается один дурацкий стишок:
Если даже спирт замерзнет-
Все равно его не брошу
Буду грызть его зубами
Потому что он хороший

[OlegVG]

Испаряется из этой жидкости, однако, главным образом метан. Так что доля метана в облаках, реках (если они есть) и дождевых каплях должна быть больше его доли в океане. Соответственно эти реки и капли сильно испаряются. По расчётам выходит даже, что дожди могут выпадать только в горах и у полюсов, а в остальных местах выпадающий из туч дождь должен испаряться, не достигая поверхности.

Не связано ли как-то с этим облако у южного полюса? Скажем, температура на полюсе несколько ниже средней, и капли достигают поверхности. Образуются водоемы (метаноемы?) или даже море. Но интенсивность испарения все-таки высокая. В результате - большое количество облаков, циркуляция в атмосфере, восходящие потоки.

Какая из гипотез верна, мы узнаем через несколько месяцев.

Предложу еще одну - изменение климата. Ослабление/усиление парникового эффекта. В результате океан может существовать только в наше время.

Таким образом, образовалось основное противоречие в наших знаниях о Титане: с одной стороны, состав атмосферы и температура требуют наличия больших количеств жидких углеводородов на поверхности планеты. С другой стороны, параметры орбиты Титана несовместимы с наличием на нём океана.

Кроме того, данные Аресибо (отражение от гладкой поверхности с перепадом высот не более 1 м в 75% случаев) не согласуются со снимками, полученными Кассини. Поверхность выглядит очень неоднородной. Правда, надо учитывать атмосферные шумы, и все-таки.

В общем, в октябре все узнаем. Хочется надеятся.

[Kweni]

Наверное, можно попробовать так. Дать "конструктивное" определение жизни, чтобы в него входили требования наличия некоторых существенных свойств.

Про то, что такое жизнь и про то, каким критериям должен удовлетворять объект, чтобы быть живым, хорошо и подробно написано вот здесь:

http://vadim-blin.narod.ru/axiomatica/main.htm

[Зомби. Просто Зомби]

... Искусственным путем жизнь и на Земле, при всем величии технологий, получить практически невозможно, за исключением вирусов...

Искусственным путем можно только разобрать "естественный" вирус на части и потом собрать обратно  :wink:
...и заработает  :lol:
А чтоб так, с нуля сделать хотя бы вирус - это ой, не скоро ещё

На сегодня "генная инженерия" примерно = обмен существующими генами между разными организмами, не более

Сконструировать работоспособный ген - это, может быть, вообще нереально

PS
Пока не доказано обратного, жизнь может существовать в любых формах. И на основе метана, и на основе кремния, да хоть в виде плазменных или кварковых структур. Интересно, а как можно доказать обратное, т.е. не возможность таких форм?  :wink:

Да кто-то доказывал.
Из SETI-ологов
И убедительно.
Может, найду ссылку.
Но вряд ли  :mrgreen:

[Зомби. Просто Зомби]

(С) Сайт RUSSIAN SETI, ГАИШ, http://lnfm1.sai.msu.ru/SETI/koi/
(конкретные ссылки не сохранились, к сожалению)
--------------------------------------------------------------

"Бюллетень НКЦ SETI" N11

УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ХАРАКТЕР КОСМИЧЕСКИХ ЦИВИЛИЗАЦИЙ И НЕОБХОДИМАЯ УНИВЕРСАЛЬНОСТЬ АНТРОПНОГО ПРИНЦИПА В КОСМОЛОГИИ.
Г.М.Идлис.
Институт истории естествознания и техники РАН. Российский государственный гуманитарный университет.

      При всем разнообразии известных нам живых организмов и разумных существ они имеют принципиально единую природу. Это не может быть и не является случайным. Универсальный характер присущ фундаментальным структурным элементам материи (особенно - эталонным) на всех возможных последовательных основных уровнях ее естественной самоорганизации: физическом, химическом, биологическом и психологическом (ментальном). Такими универсальными элементами являются, прежде всего: эталонные фундаментальные элементарные и субэлементарные частицы и античастицы исходной физической первоматерии (лептоны, кварки и антикварки исходного - электронного - эталонного поколения); эталонные атомные химические элементы вещества или антивещества, определяющие структуру открытой Д.И.Менделеевым периодической системы химических элементов; эталонные фундаментальные субмолекулярные элементарные и субэлементарные генетически значащие стандартные аминокислотные и нуклеотидные биоорганические блоки; соответствующие эталонные фундаментальные ментальные комплексы, характерные для всевозможных типичных разумных индивидуумов (вплоть до надлежащего Высшего Разума). Свойственные этим элементам собственные значения требуемых универсальных характеристик, соответственно (просто линейно или/и циклически) равномерно квантованные, образуют однотипные по своей симметрии и дедуктивно определяемые по необходимой математической индукции вполне детерминированные периодические системы [1-7]. Это придает необходимую универсальность уже утвердившемуся в современной космологии так называемому антропному принципу [8-10], который был впервые выдвинут и сразу же достаточно детально проанализирован автором четыре десятилетия тому назад [11,12], а предвосхищался еще пророческим изречением Протагора: "Человек есть мера всем вещам - существованию существующих и несуществованию несуществующих".

[DronMSTU]

не засоряйте тему пож.
оффтоп вынесите в отдельную тему.

[pkl]

А в кольцах скорее работает какой-то процесс дифференциации вещества....
...Между процессами концентрации веществ на Земле, в поясе астероидов и в кольцах сатурна наверняка окажутся как сходства, так и отличия. Впрочем, обо всём этом точно мы узнаем намного позже миссии Кассини.

Солнечное излучение не подойдёт. Гравитация? Приливные эффекты? Ведь плотность частиц из чистого льда и, допустим, силикатов различается. Интересно...

[ratman]

Япет

http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA06100