"Кассини-Гюйгенс"

[Mrrl]

Тогда конечно. Подождем расшифровки данных с зонда...

[Добрый Кот]

Кстати, а есть ли новые теории насчет странного горного хребта вокруг Япета ??

[Intertracer]

When will we tour Titan?

[jiminy]

Я тут выписал из справочника зависимость давления насыщенных паров метана от температуры.

0.1 бар  66.2 К
0.2        69.0
0.5       73.1
   1        76.5
   2        80.3
   5        85.9
 10        90.7
 20        96.0
 50       101.4
100      111.2

Разве не следует отсюда, что метановый туман если и есть на Титане, то все-таки не на поверхности, а выше - скажем, на высоте 25 км?

[vika vorobyeva]

Перевела статью отсюда:
http://www.esa.int/SPECIALS/Cassini-Huygens/SEMHB881Y3E_0.html

Наблюдение, прикосновение и обоняние необыкновенного земноподобного мира Титана.

14 января зонд Гюйгенс осуществил первый в истории спуск на поверхность Титана, расположенного на расстоянии 1,2 миллиарда км от Земли и являющегося наиболее крупным спутником Сатурна. Гюйгенс двигался к Титану как часть миссии Гюйгенс/Кассини, явившейся плодом сотрудничества ЕК, НАСА и Итальянского космического агентства.
Начиная с высоты около 150 км от поверхности, шесть многофункциональных инструментов на борту Гюйгенса получали научные данные в течение спуска и непосредственно с поверхности. Первые научные оценки данных, полученных Гюйгенсом, были представлены на пресс-конференции, прошедшей 21 января в главном офисе ЕКА в Париже.
«Теперь мы имеем ключ к пониманию того, как сформировался ландшафт Титана, - сказал Мартин Томаско и добавил: «Геологические свидетельства осадконакопления, эрозии, механического воздействия (абразии) и другой речной деятельности говорят, что физические процессы, формирующие поверхность Титана, подобны тем, что формируют поверхность Земли».
Захватывающие изображения, полученные инструментом DISR, показывают, что Титан имеет метеорологию и геологию, удивительно похожие на земные. Изображения показывают сложную сеть узких дренажных каналов, бегущих от более ярких горных областей к более низким, гладким, темным областям. Эти каналы сливаются в речные системы, бегущие к озерам с островами и мелководьями, удивительно подобные таким же на Земле.
Данные, полученные газовым хроматографом и масс-спектрометром, и инструментом SSP («Научным пакетом для поверхности»?), подкрепляют заключения д-ра Томаско. Данные Гюйгенса обеспечивают весомые свидетельства для жидкости, текущей на Титане. Однако эта жидкость – метан, простейшее органическое соединение, которое может быть жидкостью лишь при температурах около –170С, а не вода, как на Земле.
Реки и озера Титана кажутся в данный момент сухими, но дождь, возможно, прошел совсем недавно.
Данные SSP указывают, что материал, расположенный ниже поверхностной корки, имеет консистенцию влажного песка, возможно, результат дождей из метана, эпохами падающих на поверхность, или просачивания жидкости снизу к поверхности.
Тепло, излученное Гюйгенсом, нагрело почву ниже зонда, и инструменты GCMS и SSP обнаружили струи газа метана, выкипающего из материала поверхности, укрепляя убеждение в ведущей роли метана в геологии Титана и атмосферной метеорологии – формировании облаков и выпадении осадков, которые разрушают и стирают поверхность.
Кроме того, изображения, полученные инструментом DISR, показали маленькую округлую гальку в сухом русле реки. Спектральные измерения совместимы с составом этой гальки из грязного водяного льда больше, чем с силикатными породами. Однако они тверды как камень при температурах, царящих на Титане.
Почва Титана по крайней мере частично состоит из тех же органических веществ, что в виде густого тумана окутывают поверхность. Этот темный материал образовывается в атмосфере. Когда возвышения омываются дождем из метана, он концентрируется у основания дренажных каналов и речных русел и наполняет темные области, замеченные на изображениях, полученных с помощью DISR.
Новое свидетельство, основанное на изучении атмосферного аргона-40 (Ar⁴⁰), показывает, что Титан обладал вулканической активностью, извергая не лаву, как на Земле, а водно-аммиачный лед.
Таким образом, в то время как множество геофизических процессов, происходящих на Титане, знакомы нам по Земле, химия этих процессов совершенно различна. Вместо жидкой воды на Титане жидкий метан. Вместо силикатных скал на Титане грязный водяной лед. Вместо грязи на Титане углеводородные частицы, образованные в атмосфере, и вместо лавы вулканы Титана извергают очень холодный лед.
Титан – необыкновенный мир, имеющий геофизические процессы, подобные земным, но созданный из экзотических материалов и очень чужых условий.

[Intertracer]

Я тут выписал из справочника зависимость давления насыщенных паров метана от температуры.

0.1 бар  66.2 К
0.2        69.0
0.5       73.1
.......

Разве не следует отсюда, что метановый туман если и есть на Титане, то все-таки не на поверхности, а выше - скажем, на высоте 25 км?

Вряд-ли, ведь содержание Метана в атмосфере оказалось очено неоднородным. У поверхности очень уж велика абсолютная (видимо, и относительная) метановая "влажность". Жаль только пока цифр/графиков не опубликовали.
Интересно было бы взглянуть на кривую конденсации метана t°/влажность, и наложить её на профиль атмосферы...

[Mrrl]

Температура плавления аргона - 84, кипения - 87.3 (при давлении 0.1 МПа). Так что зимой на Титане вполне может идти аргоновый дождь/снег.
  А азот конденсируется при 77K (а при давлении 0.16 МПа - вообще при 82K). Чтобы атмосфера сохранялась полярной ночью, климат должен быть очень ровным.

[Intertracer]

В любопытном исследовании снеговой линии на Титане (в 2002 году) пришли к нескольким выводам.
Например, метановый конденсат замерзает не на одинаковой высоте по всей планете (спутнику, whatever...). Особенно интересно, что на экваторе снеговая линия находится ниже (14 км), чем на полюсах (19 км).
Ставится акцент на том, что азот является антифризом для метана, и понижает его t° замерзания.
На поверхности метановый лёд не может появляться в принципе; мало того -- метан вообще не будет вымерзать при давлении >700мбар. (давление на поверхности - 1600 мбар).
Таким образом, мы не увидим метановый снег. Скорее всего не бывает на Титане и града, он расплавится ещё высоко над поверхностью и выпадет в виде дождя.
Долю романтизма вносит предупреждение об угрозе обледенения летательных аппаратов на определённых высотах 

[dims]

На поверхности метановый лёд не может появляться в принципе; мало того -- метан вообще не будет вымерзать при давлении >700мбар. (давление на поверхности - 1600 мбар).

А он не может образовываться на высоте, а потом падать на поверхность и там таять?

[Intertracer]

На поверхности метановый лёд не может появляться в принципе; мало того -- метан вообще не будет вымерзать при давлении >700мбар. (давление на поверхности - 1600 мбар).

А он не может образовываться на высоте, а потом падать на поверхность и там таять?

Теоретически, только в виде града, и то маловероятно. Моделировали рост и падение гидрометеоров. Если предположить, что формируется 2х-сантиметровая градина, то достигнув 12-километровой высоты она начнёт плавиться и распадаться на мелкие капли. Даже если за счет восходящих потоков углеводородная градина сможет ещё вырости (напр. до 3х см.), ей понадобилось бы около часа, чтобы достичь поверхности, но она расплавится всего за несколько сотен секунд. Так что даже недолго живущие отложения градин на поверхности очень маловероятны...

Высоких вершин, которые достигали бы нижней границы вечных снегов (14 км на экваторе), на Титане, по всей видимости, тоже нету.

[dims]

Так что даже недолго живущие отложения градин на поверхности очень маловероятны...
Высоких вершин, которые достигали бы нижней границы вечных снегов (14 км на экваторе), на Титане, по всей видимости, тоже нету.

Таким образом, с точки зрения "метановых координат", на Титане очень тёплый или даже жаркий климат? Если бы там существовала метановая (а не водная) жизнь, то она должна была бы очень бурно цвести, так?

Можно ли устроить более-менее корректный пересчёт тамошнего климата на наш, введя температуру в ноль градусов при плавлении метана при тамошних условиях, а в сто градусов - при его кипении?

Не пойму, прямыми наблюдениями, доказано ли существование метановых океанов на Титане?

[Intertracer]

ESA выдаёт очень скудные данные, фактически до сих пор мы не знаем показаний приборов с Гюйгенса и все выводы можно делать только основываясь на предположениях... Например, про ту же концентрацию метана в разных слоях атмосферы мы реально не знаем... Значит не знаем и относительную влажность, и не сможем ничего толкового сказать про туман, который обсуждали выше 
Явно пока кто-то не напишет себе докторскую и не опубликует пару книжек за бешеные деньги -- ничего мы и не увидим. Без этих данных и про океаны не угадаешь, на сколько они жидкие и т.п.

По поводу жизни: жидкость и море органики, к сожалению, мало что решают при таких низких температурах. Химические реакции там проходят в десятки (иногда в миллионы) раз медленнее, чем на Земле. И то, рассчитывать можно только на химическую энергию, про солнце можно забыть... Так что если на Титане и есть какая-то жизнь, то скорее она прячется глубоко под поверхностью, в водо-аммиачном океане на глубине 200-300км. (правда, его существование ещё не доказано, и температура там всё-равно низковата, около -80°С). Есть ещё вариант с кратерами от больших метеоритов, но тут история вообще малообещающая. См. статью на инглише.

[userkc]

важно еще, что слабый тепловой поток из недр.
он такой, что не нагревается в итоге поверхность вообще. есть ли там вулканизм?
Земля получает больше тепла количественно из недр, чем от солнца..
есть увеличение с глубиной температуры на 1.5-1.8 целсия на каждые 100 метров.

[Olweg]

Просмотрел сейчас снимки, сделанные еще Кассини, и пришел к интересному выводу. Темная поверхность не гладкая, имеются перепады высот - светлые участки ("острова"). На правом верхнем снимке видны извилистые линии на одном из таких островов, на них обратили внимание, конечно, еще осенью, но тогда посчитали трещинами. Однако, с учетом новых данных о поверхности Титана, это должны быть русла рек с темными осадочными отложениями. Причем по крайней мере одна из них берет начало в темной области и заканчивается на противоположном "берегу". Означает ли это, что эти берега должны быть на разных высотах? По-видимому, да.
Остается, правда, вероятность, что это все-таки две реки, с почти совпадающими истоками. Тогда светлое пятно - просто возвышенность. Но на среднем снимке тоже заметны такие "сквозные" русла.

[Mrrl]

График зависимости температуры от давления, приведенный на стр 23, в нижней части идет почти точно по кривой кипения аргона-40. Если его доля в атмосфере 12%, то для конденсации нужно понижение температуры примерно на 10-12 К по сравнению с графиком (насколько я понимаю). Причем тройная точка аргона - (T=83.8К,P=около 0.7 атм).
  Будет ли зимой идти аргоновый снег? Может ли он на поверхности растаять?

[bob]

Интересно, какого цвета аргоновый снег и поэтична ли эта картина

[Mrrl]

Судя по статье про азотно-метановый конденсат, перепад температур на поверхности составляет 3-4К, а в атмосфере его вообще нет. Так что зимы не будет
  Чего я не понял из статьи - зависит ли доля азота в метановой градине от давления, при которой эта градина сформировалась. Если зависит, причем прямо (чем ниже давление, тем чище градина), то температура ее плавления может оказаться выше предсказанной.

[Mrrl]

Приведу заодно то же для воды.

0.5 бар 271.2 К
   1       281.1
   2       291.7
   5       307.1

Следовательно, водяной туман бывает и у поверхности Земли.

Кстати, средняя температура Мирового океана составляет, если не ошибаюсь, 277 К.

Странно. Я проверил пару таблиц - там давление в 100 раз меньше.
Например, здесь

-2 C  3.9 мм.рт.ст. = 0.52 КПа
8 C   8.05 мм.рт.ст = 1.07 КПа
18C  15.48 мм.рт.ст. = 2.06 КПа
34С  34.9 мм рт.ст. = 4.65 КПа

[bob]

Не пойму, прямыми наблюдениями, доказано ли существование метановых океанов на Титане?

Предполагаются. Разглядев фотки повнимательнее, можно заметить, что поверхность "морей" вообще не ровная. Дело не только в "островах".

[jiminy]

Приведу заодно то же для воды.

0.5 бар 271.2 К
   1       281.1
   2       291.7
   5       307.1

Следовательно, водяной туман бывает и у поверхности Земли.

Кстати, средняя температура Мирового океана составляет, если не ошибаюсь, 277 К.

Странно. Я проверил пару таблиц - там давление в 100 раз меньше.
Например, здесь

-2 C  3.9 мм.рт.ст. = 0.52 КПа
8 C   8.05 мм.рт.ст = 1.07 КПа
18C  15.48 мм.рт.ст. = 2.06 КПа
34С  34.9 мм рт.ст. = 4.65 КПа

Да, извиняюсь. Я, очевидно, принял желаемые 10⁵ Па за действительные 10³ Па. Но в таком случае я не понимаю, как образуется туман в атмосфере Земли?