Wetenschap
Titan-afbeelding gemaakt door Cassini op 7 oktober 2013. Krediet:NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
Zoals je waarschijnlijk weet, NASA heeft onlangs plannen aangekondigd om een missie naar Jupiters maan Europa te sturen. Als alles goed gaat, de Europa Clipper zal in de jaren 2020 de wereld in vliegen, en cirkel rond de ijzige maan om al zijn geheimen te ontdekken.
En dat is geweldig en zo, Ik vind Europa prima. Maar weet je waar ik heel graag heen zou willen? Titan.
Titan, zoals je waarschijnlijk weet, is de grootste maan in een baan om Saturnus. In feite, het is de tweede grootste maan in het zonnestelsel na Jupiter's Ganymedes. Het meet 5, 190 kilometer breed, bijna de helft van de diameter van de aarde. Deze plek is groot.
Het draait elke 15 uur en 22 dagen om Saturnus, en zoals veel grote manen in het zonnestelsel, het is getijde vergrendeld aan zijn planeet, altijd Saturnus één kant laten zien.
Voordat NASA's Voyager-ruimtevaartuig arriveerde in 1980, astronomen dachten eigenlijk dat Titan de grootste maan in het zonnestelsel was. Maar Voyager liet zien dat het eigenlijk een dikke atmosfeer heeft, die zich tot ver in de ruimte uitstrekt, waardoor de ware grootte van de maan moeilijk te beoordelen is.
Deze atmosfeer is een van de meest interessante kenmerken van Titan. In feite, het is de enige maan in het hele zonnestelsel met een significante atmosfeer. Als je aan de oppervlakte zou kunnen staan, je zou ongeveer 1,45 keer de atmosferische druk op aarde ervaren. Met andere woorden, je zou geen drukpak nodig hebben om over het oppervlak van Titan te dwalen.
Je zou, echter, een jas nodig. Titan is ongelooflijk koud, met een gemiddelde temperatuur van bijna -180 Celsius. Voor jullie Fahrenheit-mensen is dat -292 F. De koudste grondtemperatuur ooit gemeten op aarde is bijna -90 C, dus veel kouder.
Je zou ook een manier nodig hebben om te ademen, aangezien de atmosfeer van Titan bijna volledig uit stikstof bestaat, met sporen van methaan en waterstof. Het is dik en giftig, maar niet moorddadig, zoals Venus.
Titan is maar een paar keer verkend, en we zijn er eigenlijk maar één keer op beland.
Het eerste ruimtevaartuig dat Titan bezocht, was NASA's Pioneer 11, die in 1979 langs Saturnus en zijn manen vloog. Deze vlucht werd gevolgd door NASA's Voyager 1 in 1980 en vervolgens Voyager 2 in 1981. Voyager 1 kreeg een speciaal traject dat het zo dicht mogelijk bij Titan zou brengen om ons een close-up te geven uitzicht van de wereld.
Voyager kon zijn atmosfeer meten, en hielp wetenschappers de grootte en massa van Titan te berekenen. Het kreeg ook een hint van donkere gebieden die later oceanen van vloeibare koolwaterstoffen zouden blijken te zijn.
Saturnusmaan Titan ligt onder een dikke deken van oranje waas op deze foto van Voyager 1. Krediet:NASA
Het echte tijdperk van Titan-verkenning begon met NASA's Cassini-ruimtevaartuig, die op 4 juli bij Saturnus aankwam, 2004. Cassini maakte zijn eerste vlucht langs Titan op 26 oktober, 2004, binnen 1 komen 200 kilometer of 750 mijl van de planeet. Maar dit was nog maar het begin. Tegen het einde van zijn missie later dit jaar, Cassini zal 125 overvliegen van Titan hebben gemaakt, de wereld tot in de kleinste details in kaart brengen.
Cassini zag dat Titan eigenlijk een heel ingewikkeld hydrologisch systeem heeft, maar in plaats van vloeibaar water, het heeft weer van koolwaterstoffen. De lucht is bezaaid met methaanwolken, die kan regenen en oceanen van bijna zuiver methaan kan vullen.
En we weten hier alles van vanwege Cassini's Huygens lander, die zich losmaakte van het ruimtevaartuig en op 14 januari op het oppervlak van Titan landde, 2005. Hier is een geweldige time-lapse die het uitzicht van Huygens laat zien terwijl het door de atmosfeer van Titan ging, en landde op het oppervlak.
Huygens landde op een vlakke vlakte, omgeven door "rotsen", bevroren bolletjes waterijs. Dit was een geluk, maar de sonde was ook gebouwd om te drijven als hij in plaats daarvan op vloeistof zou landen.
Het duurde ongeveer 90 minuten op het oppervlak van Titan, gegevens terugsturen naar de aarde voordat het donker werd, het afronden van de meest verre landing die de mensheid ooit in het zonnestelsel heeft volbracht.
Hoewel we nogal wat over Titan weten, er zijn nog zoveel mysteries. De eerste grote is de vloeistofcyclus. Over heel Titan zijn deze uitgestrekte oceanen van vloeibaar methaan, die verdampen om methaanwolken te creëren. deze regen, waardoor nevels en zelfs rivieren ontstaan.
Is het vulkanisch? Er zijn regio's van Titan die er zeker uit zien alsof er recentelijk vulkanen zijn geweest. Misschien zijn het cryovulkanen, waar de getijde-interacties met Saturnus ervoor zorgen dat water van onder de korst opwelt en op het oppervlak uitbarst.
Is daar leven? Dit is misschien wel de meest intrigerende mogelijkheid van allemaal. Het methaanrijke systeem bevat de voorloperchemicaliën die het leven op aarde waarschijnlijk miljarden jaren geleden heeft gebruikt. There's probably heated regions beneath the surface and liquid water which could sustain life. But there could also be life as we don't understand it, using methane and ammonia as a solvent instead of water.
To get a better answer to these questions, we've got to return to Titan. We've got to land, rove around, sail the oceans and swim beneath their waves.
Now you know all about this history of the exploration of Titan. It's time to look at serious ideas for returning to Titan and exploring it again, especially its oceans.
The spacecraft, balloon, and lander of the Titan Saturn System Mission. Krediet:NASA Jet Propulsion Laboratory
Planetary scientists have been excited about the exploration of Titan for a while now, and a few preliminary proposals have been suggested, to study the moon from the air, het land, and the seas.
First up, there's the Titan Saturn System Mission, a mission proposed in 2009, for a late 2020s arrival at Titan. This spacecraft would consist of a lander and a balloon that would float about in the atmosphere, and study the world from above. Over the course of its mission, the balloon would circumnavigate Titan once from an altitude of 10km, taking incredibly high resolution images. The lander would touch down in one of Titan's oceans and float about on top of the liquid methane, sampling its chemicals.
As we stand right now, this mission is in the preliminary stages, and may never launch.
In 2012, Dr. Jason Barnes and his team from the University of Idaho proposed sending a robotic aircraft to Titan, which would fly around in the atmosphere photographing its surface. Titan is actually one of the best places in the entire solar system to fly an airplane. It has a thicker atmosphere and lower gravity, and unlike the balloon concept, an airplane is free to go wherever it needs powered by a radioactive thermal generator.
Although the mission would only cost about $750 million or so, NASA hasn't pushed it beyond the conceptual stage yet.
The Aerial Vehicle for In-situ and Airborne Titan Reconnaissance (AVIATR) concept for an aerial explorer for Titan. Credit:Mike Malaska
An even cooler plan would put a boat down in one of Titan's oceans. In 2012, a team of Spanish engineers presented their idea for how a Titan boat would work, using propellers to put-put about across Titan's seas. They called their mission the Titan Lake In-Situ Sampling Propelled Explorer, or TALISE.
Propellers are fine, but it turns out you could even have a sailboat on Titan. The methane seas have much less density and viscosity than water, which means that you'd only experience about 26% the friction of Earth. Cassini measured windspeeds of about 3.3 m/s across Titan, which half the average windspeed of Earth. But this would be plenty of wind to power a sail when you consider Titan's thicker atmosphere.
And here's my favorite idea. A submarine. This 6-meter vessel would float on Titan's Kraken Mare sea, studying the chemistry of the oceans, measuring currents and tides, and mapping out the sea floor.
On the left is TALISE (Titan Lake In-situ Sampling Propelled Explorer), the ESA proposal. This would have its own propulsion, in the form of paddlewheels. Credit:bisbos.com
It would be capable of diving down beneath the waves for periods, studying interesting regions up close, and then returning to the surface to communicate its findings back to Earth. This mission is in the conceptual stage right now, but it was recently chosen by NASA's Innovative Advanced Concepts Group for further study. Als alles goed gaat, the submarine would travel to Titan by 2038 when there's a good planetary alignment.
Okay? Are you convinced? Let's go back to Titan. Let's explore it from the air, crawl around on the surface and dive beneath its waves. It's one of the most interesting places in the entire solar system, and we've only scratched the surface.
If I've done my job right, you're as excited about a mission to Titan as I am. Let's go back, let's sail and submarine around that place. Let me know your thoughts in the comments.
Wetenschap © https://nl.scienceaq.com