Титан среди спутников

Когда в марте 1655 г. Гюйгенс еще бился над тайной "ушек" или "ручек", принадлежащих Сатурну, он нежданно-негаданно заметил вблизи этой планеты еще какое-то светлое пятнышко. Ночь за ночью он следил за его поведением, пока не установил, что пятнышко движется вокруг Сатурна. Итак, Земля и Юпитер не одиноки - у Сатурна тоже есть свой "прислужник",- сделал он вывод.

Гюйгенс никакого имени новому спутнику не дал, называя его просто сатурновой луной. Лишь 203 года спустя Джон Фредерик Гершель (1792-1871), сын и помощник великого Уильяма Гершеля, предложил дать этому небесному телу имя Титан. Идея казалась сперва не слишком-то удачной. Правда, Титан - одно из прозвищ бога Солнца - Аполлона, или Гелиоса. Но он, во-первых, не имеет отношения к богу Крону (Сатурну), а, во-вторых, это имя было малоупотребительным даже в древности. Куда чаще титанами именовали сонм божеств старшего, дозевсовского поколения. Таким образом, это название, в отличие от других, также заимствованных астрономией в мифологии,- имя собирательное, а не собственное. Все же название спутника стало привычным.

Удовлетворению современников Гюйгенса не было конца. Еще бы, всё так ладно устроено на небесах: планет там шесть (были ведь известны лишь Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер и Сатурн) и спутников - столько же (Луна, Ио, Европа, Ганимед, Каллисто и "новичок"). Вместе с Солнцем, вокруг которого вся стройная система послушно движется, это удивительно совпадает с Библией: в зависимости от того, предпочитаете ли вы Ветхий завет или Новый, перед вашим взором воплощение или пророка Иакова с его двенадцатью сыновьями, или Иисуса с его двенадцатью апостолами.

Видел ли в этом сам Гюйгенс предначертание божеское или просто закон природы, мы не знаем, но только дальнейшие поиски новых спутников он прекратил и в 1659 г. заявил, что более никаких небесных тел в Солнечной системе обнаружено уже никогда не будет...

Открытие Титана в середине XVII в. было нелегким делом: ведь он был самым тусклым из всех известных к тому времени астрономических объектов. По сравнению с близкой к нам Луной он светится в 230 миллионов раз слабее, и даже относительно далекий Ганимед превосходит его в блеске почти в 30 раз. Да ведь и расстояние до Титана от Земли вдвое превышает расстояние, отделяющее нас от галилеевых спутников Юпитера.

Титан обегает вокруг Сатурна без малого за 16 земных суток. Расстояние спутника от его планеты составляет 1221000 км. Зная это и опираясь на III закон Кеплера, ученые смогли подсчитать массу Сатурна. Оказалось, что она в 95 с небольшим раз превышает земную. Таким образом, Сатурн по праву занял второе место после Юпитера в списке "тяжеловесов" Солнечной системы.

Сатурн - гигант, гигантом оказался и Титан, но точные его размеры астрономы долгое время никак не могли установить.

Существенный успех был достигнут совсем недавно. 29 марта 1974 г. наша Луна в очередной раз встала между Землей и Сатурном. При этом она заслонила от нас и Титан. Современные приборы умеют с большой аккуратностью определять момент, когда Луна "коснулась" Титана, его свет начал меркнуть, и когда он совсем исчез из виду. Скорость движения Луны хорошо известна, расстояние до Титана - тоже. Отсюда можно уже более или менее точно определить и размер интересующего нас объекта.

В конце концов высчитали, что диаметр Титана составляет около 5140 км, а ведь это пи много, ни мало, на полтораста км больше, чем еще недавно полагали. Даже самостоятельная планета Меркурий, и та имеет диаметр почти на двести шестьдесят километров меньше. Вот тут-то все окончательно и поняли, что ошибка Джона Гершеля, крестного отца этого спутника, была мнимой. Данное им и казавшееся когда-то неудачным имя удивительно подошло: ведь в устах любого народа слово "титан" давно уже обозначает нечто огромное, и такому большому спутнику оно пристало как нельзя лучше.

При всех своих непомерных размерах Титан, возможно, уступает Ганимеду в массе, хотя и лишь на несколько процентов. Если взять Луну за единицу измерения, то масса Титана составляет 1,9.

Любопытно прикинуть, как же это сказывается на силе тяготения на его поверхности. Что ж, несложный расчет показывает: залетевший чудом на Титан человек, весивший на Земле, скажем, 72 кг, "потянет" там едва-едва 8 кг. Чтобы оторваться от поверхности Титана и стать спутником этого спутника, телу нужно приобрести скорость 2,25 км/с, то есть впятеро меньшую, чем на нашей планете.

Плотных металлических, подобных земному, ядер - ни у одного из спутников Сатурна, по-видимому, нет. Да и каменистые материалы должны играть на Титане, как и на ближних спутниках, по всей видимости, не столь уж важную роль, так как их плотность близка к плотности воды. Судя по его плотности, примерно половину массы Титана составляет лед, плотность которого невелика, а объем может быть очень большим.

Вообразим, что мы с вами стоим на поверхности Сатурна (ясно, конечно, что твердого "покрытия" у этого скопления газов нет, но условно можно принять за поверхность верхушки его облаков). Тогда над нашей головой Титан будет поблескивать в сто раз слабее Луны тусклым диском размером вдвое меньше нее. Это потому, что система Сатурна много дальше от источника света - Солнца и сам Титан от своей планеты куда более удален, чем Луна от Земли.

Между прочим, оказалось, что у Титана свои капризы - светимость его непостоянна. Правда, за короткие сроки - месяцы, например, или год-другой, она меняется мало. Но стоило американскому астроному Л. Э. Андерссону изучить длинный ряд наблюдений, выполненных между 1896 и 1974 гг., то обнаружилась некая странность. В период 1951-1956 гг. звездная величина Титана в среднем была на 0,^m2 меньше, чем в 1973-1974 гг.

Вычисления показали, что периодичности, близкой к 29 с половиной годам (то есть времени обращения Сатурна вокруг Солнца), здесь нет. Нет и связи с 11-летним циклом солнечной активности. Значит, скорее всего, увеличение яркости Титана вызвано процессами на нем самом. Чем объяснить такие "чудеса", пока еще нельзя сказать.

Может быть, все это связано с материалом, из которого Титан состоит? На обсерватории Китт-Пик (штат Аризона, США) этими проблемами занялся Д. М. Хантен, а в Массачусетсом технологическом институте - планетологи Г. Дж. Консолманьо и Дж. С. Льюис. Они пришли к выводу, согласно которому около 60% массы Титана должны состоять из водного раствора аммиака NH₃, а не менее 5% из СH₄, то есть метана, или болоного газа, остальное же, вероятно, силикаты.

Верхние слои твердого тела Титана могут представлять собой обыкновенный водный лед, пронизанный вкраплениями болотного газа и растворенного NH₃. На глубине в несколько десятков километров вследствие давления вышележащих слоев лед уже принимает жидкий вид. При наличии у Титана очень мощной и глубокой атмосферы такое таяние происходит не только в недрах, но и на поверхности. Точная температура, которая там царит, пока неизвестна, но полагали, что она находится в пределах примерно между 90 и 120 К (по более поздним сведениям,- еще выше,- около 160-180 К). Тогда "пейзаж" Титана образует сжиженный болотный газ, плавающий по поверхности раствора NH3 в воде. Но ученым более вероятной все же представляется не жидкая, а твердая поверхность, в которой все равно главенствует тот же болотный газ. Естественно, возник вопрос о существовании па Титане атмосферы.

Сейчас, когда читатель уже знает о том, что атмосферой обладает Но, такая идея дикой отнюдь не кажется. Однако лет сорок назад дело обстояло иначе. Напомним, что в то время даже крупный астроном Койпер отрицал подобную возможность для Ио, и понадобилось около трех десятков лет, чтобы опровергнуть это мнение.

Парадоксально, но факт: тот же самый Койпер, который отрицал за Ио это право, сам же и обнаружил атмосферу у Титана. Сперва, в 1942 г., он высказал свое предположение лишь умозрительно, исходя из теоретических предпосылок. Действительно, температура у такого далекого от Солнца тела должна быть не столь высока, чтобы молекулы газа, двигаясь очень быстро, могли полностью "сбежать" отсюда в космос. И размеры Титана, следовательно, его силы тяготения, достаточно велики, чтобы помешать такому массовому бегству. (Известно, например, что никакое небесное тело с диаметром, меньшим, чем у Луны, не может обладать постоянной газовой оболочкой, даже если она единожды там возникнет).

Зимой 1943-1944 гг. Койпер, работая на 82-дюймовом (205 см) телескопе обсерватории Мак-Дональд на горе Маунт-Лок (штат Техас), получил интереснейшие спектрограммы излучения Титана. Опи оказались аналогичными спектрограммам Сатурна и Юпитера, у которых ведь, несомненно, есть атмосфера, и притом гигантская. Спектральные линии Титана недвусмысленно сказали ученому: газовая оболочка существует, она содержит немало метана. В дальнейшем же оказалось, что основную ее массу составляет азот.

Где атмосфера, там, естественно, есть и облачность. В небесах Титана можно ожидать облака двух видов: уплотненный, вездесущий метан и фотохимическую дымку, практически идентичную пресловутому смогу, окутывающему некоторые земные города с миллионным автомобильным "населением". Химический процесс фотолиза, происходящий в богатой метаном атмосфере, должен приводить к образованию разных полимеров, в том числе подобных "вару" или гудрону, хотя и со значительно меньшей относительной молекулярной массой, чем тот, что мы видим на забитых машинами автодорогах Земли.

Еще в атмосфере Титана может присутствовать водород Н₂. Согласно одной гипотезе он появляется из сернистого водорода H₂S извергаемого вулканами, но они там еще не открыты. Правда, этот летучий газ пользуется всяким случаем, чтобы ускользнуть в космическое пространство. А на Титане, с его размерами, несопоставимыми с масштабами Юпитера и Сатурна, тяготение не столь уж велико. Достаточно температуры всего около 100 К, чтобы водород пустился "в бега". Мы же помним, что температура там как раз близка к этому пределу или даже превышает его. "Беглый" газ может образовывать па орбите Сатурна довольно толстую газовую "баранку". Тогда, как полагают некоторые ученые, часть водорода снова попадает в атмосферу Титана, и там поддерживается некое подобие динамического равновесия этого газа.

Молекула метана состоит из одного атома углерода и четырех водорода. Но углеродные атомы легко соединяются друг с другом в других различных сочетаниях, которые умеют привлекать к себе разное число атомов водорода. Поэтому весьма возможно присутствие в атмосфере Титапа и таких газов, как этан (С₂H₆), этилен (С₂Н₄) и ацетилен (С₂Н₂), хотя и в небольших количествах.

Такие сложные виды углеводородов - носители не одного, а двух (и более) атомов углерода С, скорее, чем метан, становятся жидкими. Поэтому можно себе представить на поверхности Титана целые углеводородные моря. А ведь и бензин, которым мы заправляем автомобильные баки, тоже из семейства углеводородов. Итак, бензиновый океан в космосе? Хотя и довольно обоснованная, но и не менее экзотическая картина, не правда ли?

Несколько десятилетий назад заметили, что свет, приходящий к нам от Титана, имеет желтоватый оттенок. Затем Койпер уточнил: оранжевый. А ведь этот цвет как раз присущ более сложным, чем метан, молекулам углеводорода. Оранжевые облака Титана, оранжевое небо, оранжевое море. Оранжевого верблюда, правда, астрономы не обещают, но...

Вообще-то говоря, если не о "корабле пустыни", то о какой-то иной, значительно более примитивной форме жизни на Титане можно помечтать. Действительно, если его сложные углеводороды соединяются с атомами других элементов, например, азота, кислорода, серы, фосфора, то исключить возможность тех или иных проявлений жизни нельзя.

Есть ли жизнь на Титане, нет ли ее там,- это лучше всего было бы выяснить прямым путем: посылкой туда автоматической станции, которая выполнила бы на месте все необходимые наблюдения и сообщила на Землю их результаты. Сравнительно небольшая сила тяготения Титана и наличие атмосферы (ее плотность, вероятно, много больше плотности марсианской и, может быть, превышает нашу земную), притормаживающей спуск и посадку, делают эту задачу не столь уж невыполнимой в реальном будущем. Сложнее, правда, создание необходимой при таких расстояниях совершенной телеметрической системы и разработка методик анализа, который дал бы исчерпывающий ответ на этот жгучий вопрос. Недаром же попытка американцев получить недвусмысленное решение загадки о жизни на Марсе пока осталась безуспешной. Впрочем, поживем - увидим,