НАСА принюхивается к Титану

Кадр из мультсериала Futurama. Источник: cc.com

Зонд «Кассини» помог ученым получить в лаборатории воздух «со вкусом Титана»

Александр Телишев

16 июня, 2014 19:23

4 мин

Свежие данные с зонда «Кассини» о спектре Титана, спутника Сатурна, помогли ученым определить химический состав ранее неизвестных компонентов его атмосферы и получить в лаборатории смесь газов, неотличимую от воздуха самой землеподобной «луны» Солнечной системы, сообщает пресс-служба Центра космических полетов НАСА имени Годдарда.

«Если взглянуть на химический состав атмосферы Титана, ее легко можно представить в виде разношерстного зоопарка из самых разных сложных молекул. Сочетание лабораторных экспериментов и данных наблюдений с «Кассини» помогли достичь нового понимания того, насколько сложным и удивительным является этот спутник Сатурна, столь похожий на Землю», — говорит Скотт Эджингтон из Лаборатории реактивного движения НАСА в Пасадене (США).

Как объясняют ученые, Титан является самым уникальным спутником в Солнечной системе. Планета обладает плотной воздушной оболочкой, которая ведет себя почти так же как атмосфера Земли. К примеру, в атмосфере Титана можно найти сложную систему ветров, в ней часто формируются тучи из углеводородов и выпадают дожди. Климат в той или иной точке планеты, как и на Земле, зависит от географической широты и особенностей рельефа. На Титане есть зима и лето, которые длятся около 7,5 лет.

Первые данные о химическом составе атмосферы спутника Сатурна были получены в 1980 году с помощью зонда «Вояджер-1». В спектре Титана были обнаружены характерные «всплески» и «ямы», свидетельствующие о присутствии не только азота и метана, но и сложных углеводородов – этана, пропана и их производных. До 2004 года, когда на орбиту Сатурна прибыл «Кассини», эти данные не подвергались сомнению.

Эджингтон и его коллеги выясняли, почему данные «Кассини» указывают на присутствие еще одного класса органических молекул, чей спектр не похож ни на одно химическое соединение, которое могло бы встречаться в воздухе планеты, состоящей почти полностью из углеводородов.

Проблема заключается в том, что спектрографы не дают информации о точном химическом составе анализируемых веществ, из-за чего ученым приходится перебирать тысячи различных молекул в надежде найти частицу с нужным спектральным профилем. Ситуация значительно усложняется в случае с Титаном, обладающим атмосферой, в которой ежесекундно происходят сотни различных реакций, в ходе которых молекулы постоянно распадаются и формируются.

Ученые подозревали, что «вещества Х» из воздуха Титана представляют собой набор из нескольких ароматических углеводородов – замкнутых колец из атомов углерода и водорода, возникающих в верхних слоях атмосферы под действием солнечных лучей и других сил. Все попытки воссоздать такие молекулы оканчивались неудачно – их спектр совпадал с данными «Кассини» лишь в некоторых областях.

Свежие данные с зонда помогли группе Эджингтона решить эту проблему. Новая методика анализа спектра, разработанная в НАСА, указала на присутствие в атмосфере Титана бензола – простейшего ароматического углеводорода – и его производных, в структуре которых один из атомов углерода или водорода был замещен азотом.

Ученые в лабораторных экспериментах добавили в смесь азота и метана, которым предстояло стать «атмосферой» Титана, небольшое количество бензола. Этот набор газов переживал действие всех физических сил, которые существуют на Титане – планетологи бомбардировали их жестким ультрафиолетом, нагревали, охлаждали, подвергали высокому давлению и пропускали через особый фильтр, имитирующий почву планеты.

После нескольких атмосферных циклов в воздухе Эджингтона и его коллег появились нафталин и несколько других ароматических молекул из двух или одного бензольного кольца. В итоге исследователи получили смесь, чей спектр был практически идентичным тому, который фиксировали приборы «Кассини».

В своих следующих работах сотрудники лабораторий НАСА попытаются улучшить формулу и создать полноценную копию, которая поможет изучить процессы, происходящие в атмосфере Титана, не покидая стен лабораторий на поверхности Земли.

ТЕГИ

поддержать проект

Для поднятия хорошего настроения, вы можете угостить наших редакторов чашечкой кофе

Маленькая чашка кофе