Titan

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Titan
Titan Cassini 2006.jpg
Titan en couleur vraie. La couleur est ça de l'atmosphère brumeux de Titan.[1]
Date de découverte 25 mars 165525 mars 1655
16 Adar_2 5415 Hé
17 Aviv 5658 AM
[2][3]
Nom de découvreur Christiaan Huygens[2][3][4]
Origine du nom Première génération de dieux greco-romains
Caractéristiques de l'orbite
Classe céleste Lune
Primaire Saturne
Ordre du primaire 20
Périkrone 1 186 680 km0,00793 au[5]
Apokrone 1 257 060 km0,0084 au[5]
Axis semi-majeur 1 221 870 km0,00817 au[6]
Excentricité orbitale 0,0288[6]
Mois sidéral 15,85 da0,0434 a[6]
Moyen vitesse orbitale 5,58 km/s20 088 km/h[3]
Inclination 0,34854°0,00608 rad
0,387 grad
à l'équateur de Saturne
Caractéristiques de rotation
Jour sidéral 15,85 da380,4 h
Inclination axiale 0 rad
0 grad
Caractéristiques physiques
Masse 1,34553 * 1023 kg1,831 M☾
0,0225 M⊕
Moyenne densité 1880 kg/m³1,88 g/ml[7]
Radius moyen 2575,5 km[7]
Gravité de surface 1,3535 m/s²0,138 g[5]
Vitesse d'évasion 2,6405 km/s9 505,8 km/h[5]
Aire de surface 83 355 253 km²2,198 A☾
0,163 A⊕
[5]
Température moyenne 95 K-178,15 °C
-288,67 °F
171 °R
[3]
Constitution Roche, glace d'eau, et hydrocarbures
Couleur #DFAD41[1]
Albédo 0,21[7]

Titan (grec Τῑτάν dieu de la première génération), ou Saturne VI, est le plus grand satellite de Saturne, le second-plus-grand satellite planétaire dans le système solaire (après Ganymède), et le seul corps autre que la Terre d'avoir de corps de liquide sur sa surface pour aucun laps de temps. Jusqu'ici la plupart des astronomes croyaient que Titan était le seul corps célèste autre que la Terre d'avoir une atmosphère dense. Titan est le vingtième satellite en ordre de Saturne et le sixième satellite d'une grandeur d'une planète naine (consonant avec sa désignation officielle dans le catalogue de l' IAU comme « Saturne VI »).

Les découvertes les plus excitantes sur Titan jusqu'ici sont les « mers » d'hydrocarbure liquide, qui contiennent parmi elles plus hydrocarbures que toutes les réserves preuvées de la huile et du gaz naturel sur la terre.[8]

Sommaire

Découverte et nommage

L'astronome néerlandais Christiaan Huygens[4] a découvert Titan d'abord le 25 mars 1655. Il a usé un téléscope beaucoup plus poussé qu'un que Galiléo Galiléi a eu utilisé plus tôt pour découvrir quatre des lunes de Jupiter.[9] C'était la première des lunes de Saturne de se découvrir, ainsi Huygens a nommé l'objet qu'il a trouvé Saturni Luna (latin pour « lune de Saturne »). Jean Dominique Cassini et autres astronomes découvriraient à la longue huit plus lunes de Saturne, y compris au moins cinq plus intérieures que Titan. Avec les découvertes par Cassini des premières quatre d'elles, le nom de Titan s'est changé à « Saturne IV. » Titan a maintenant la désignation de catalogue « Saturne VI, » l'identification courante que l'International Astronomical Union l'ont assigné. Des missions récentes robotiques en profond-espace ont aidé découvrir que dix-neuf lunes en total sone en orbite autour Saturne plus intérieur que Titan, et un autre quarantaine plus extérieur qu'elle.[10]

Titan a reçu son nom commun de John Herschel (fils de l'astronome William Herschel). Il a donné à Titan un nom générique pour les Titans de mythologie, et aussi a donné aux autres sept lunes connues à ce temps les noms de dieux spécifiques parmi les Titans.[11]

Caractéristiques de l'orbite et de rotation

Titan est en une orbite légèrement excentrique a une distance moyenne de 1,22 millions de kilomètres du centre de Saturne (ou assez le barycentre du système saturnine). Son mois sidéral dure 15,85 jours juliens, assez long que son jour sidéral. Les astronomes donc la considèrent d'être en verrouillage de marée avec Saturne.

Titan est aussi en résonance orbital 3:4 avec le satellite Hypérion, le satellite le prochain plus loin dans le système saturnine.

Caractéristiques physiques

Titan a un rayon légèrement plus long que celui de Mercure (et la lune de la Terre), et est plus massive qu'aucune des planètes naines Éris, Pluton, et Cérès par un à deux ordres de magnitude. Titan s'était cru avant d'être le plus large de tous les satellites, mais la fusée-sonde Voyager 1 a montré que le diamètre apparemment grande était dû de son atmosphère, et en effet Ganymède est légèrement plus grand en rayon que Titan.[12].

La masse de Titan est probablementsemi-glace-d'eau et semi-roche, dans plusieurs niveaux avec un centre rocheux et plusieurs niveaux de formes cristallines varieuses de glace.[12]

Des expériences magnétométriques n'ont pas montré aucun moment de dipôle magnétique appréciable sur Titan aujourd'hui.[13]

Atmosphère

L'atmosphère de Titan est probablement son attribut distinctif le plus proéminent. Sa pression à la surface est 1,6 fois celle à la hauteur de mer sur la Terre, ou au pif la pression à la profondeur d'une piscine moyenne.[14] Cette atmosphère se compose principalement de nitrogène et de combinaisons varieuses de hydrocarbures que donnent à Titan sa couleur orange.[3]

Les constituants de l'atmosphère de Titan se listent dans cette table:[15]

Nom Formule Concentration
Constituants majeurs Pourcent
Nitrogène N2 87-99
Argon Ar 0-6
Méthane CH4 1-6
Constituants mineurs ppm
Hydrogène H2 2000
Éthane CH3CH3 20
Acétylène HC#CH 4
Éthylène H2C=CH2 1
Propane CH3CH2CH3 1
Méthylacétylène H3CC#CH 0.03
Diacétylène HC#C-C#CH 0.02
Cyanure d'hydrogène HC#N 1
Cyanogène N#C-C#N 0.02
Cyanoacétylène HC#C-C#N 0.03
Acétonitrile H3C-C#N 0.003
Monoxyde de charbon C=O 50
Dioxyde de charbon O=C=O 0.01

La découverte d'argon est significative parce que beaucoup de lui est en la forme isotopique 40Ar, un isotope habituellement associé avec le volcanisme. L'interprétation moderne favorite est que Titan a de « cryovolcans » multiples qu'entrent en éruption et produisent de glace d'eau et ammoniaque.[16]

L'atmosphère n'est pas de constitution uniforme. De nuages, présumablement de méthane, se forment. En outre, les images du sonde Huygens de la surface montrent d'ensignes évidentes d'érosion et de formations rassemblant de planchers secs des fleuves, une signe que la pluie se passe—bien que la pluie est de méthane et pas d'eau.[12] Mais les données n'indiquent pas l'« océan » cherché de méthane, mais par contre indiquent quelque chose apparenté aux fleuves et lacs saisonniers sur la terre.[12][16]

Jusqu'en 2005, Titan était régardé le seul satellite naturel dans le système solaire d'avoir une atmosphère vraie. Mais la mission Cassini-Huygens a déjà démontré que la lune intérieur de Saturne qui s'appelle Encelade aussi a une atmosphère, crue de se composé de vapeur ionisée d'eau des éruptions répétés des volcans et/ou des geysers sur sa surface. Cette « atmosphère » s'échappe constamment d'Encelade, peut-être persistant comme l'anneau E du système d'anneaux de Saturne. Ainsi elle exige une source continueuse de réapprovisionnement. Les théories de l'activité volcanique et'ou géothermique d'Encelade sont un essai d'expliquer cette réapprovisionnement.[17]

Carte de radar de la région polaire du nord de Titan

Hydrocarbures liquides sur Titan

Jusque le vaisseau spatial Cassini est arrivé à Saturne, la plupart des astronomes ont compris que l'atmosphère de Titan avait méthane comme constituant significatif, et ont spéculé que ce méthane doit se dérive d'un océan de méthane sur la surface. Mais les observations initiales du pôle du sud de Titan n'a révélé pas de tel océan,[18] et en outre pas plus que deux petits lacs.[19] Mais les observations du pôle du nord ont révélé de dépôts vasts d'hydrocarbure liquide en forme de lacs et ruisseaux multiples, au lieu d'un océan monde-couvrant.[19][20] Cettes découvertes excèdent facilement toutes les réserves connues d'hydrocarbure sur la Terre. Mais Lorenz et al. notent que bien que les lacs de liquide paraissent d'être adéquats à court terme pour remplir le méthane perdu au moyen de photolyse, ils ne pourraient pas faire approvisionner l'atmosphère avec méthane depuis le temps profond.

Vidéo

<embedvideo-embed-clause> Animation de NASA du vaisseau spatial Cassini traçant sa carte de la région polaire du nord de Titan, et des lacs d'hydrocarbure. Crédit: JPL/NASA/USGS.

La controverse de prébiotique versus abiotique

Avant la lance de la mission Cassini-Huygens (voyez ci-dessous), spéculations concernant si Titan avait les éléments exigés pour abiogénèse étaient remplies.[3] Spécifiquement, les scientifiques croyaient que le méthane dans l'atmosphère de Titan combinerait photochimiquement pour produire éthane, éthylène (éthène), acétylène (éthyne), et cyanure d'hydrogène, et donc former d'acides aminés.[3][14]

L'alunissant Huygens n'a trouvé pas de processus biologique jusqu'ici, bien qu'il a trouvé les constituents soupçonnés, et plus. Mais les découvertes par spectroscopie de masse par chromatographie de gaz ont montré aussi que la plupart du méthane en Titan est vraiment méthane de 13C—pas le méthane de 12C qu'on expecterait normalement des processus biologiques.[21] Les scientifiques au centre Goddard de fuite spatial concluent que ce méthane se décharge à la surface d'unn amenée qui s'est attrapée d'une manière ou d'une autre profondement au-dessous de la surface lorsque Titan s'est formée. En outre, ceci donne plus d'aval à l'hypothèse de Thomas Gold en 1998 que les propres provisions d'huile et du gaz naturel de la Terre sont en effet abiotiques en origine.[22]

Cette dernière découvert milite contre la spéculation que la vie peut exister en Titan. Plusieurs scientifiques croient que la chimie et les attributs physique de Titan sont d'une sorte qui peut avoir suscité les premiers substances chimiques exigés pour la life, si Titan a eu été beaucoup plus proche du soleil qu'elle se trouve vraiment. Cette spéculation précède la mission Cassini-Huygens et inclut un modèle qui suggère que Titan a eu un réservoir vaste sous-terrain d'une solution d'ammoniaque.[23] Ce modèle particulier a dépendu sur le méthane et le cyanure étant biogénique, mais comme noté au-dessus, le méthane certainement n'est pas biogénique.

Océan sous-terrain possible d'ammoniaque

L'« aquifère » d'ammoniaque-eau peut exister encore comme océan vaste sous-terrain. Les découvertes de 40Ar la suggèrent à coup sûr.[16] Mais récemment les contrôleurs de Cassini ont tracé avec soin une carte de cinquante des repères de Titan et puis ont découvert un changement apparent de tous les cinquante repères par autant que 30 km. Cette découvert suggère que la croûte de la lune s'est découplée d'une manière ou d'une autre de son noyau et flotte au-dessus d'un niveau liquide. Les astronomes croient que ce niveau se trouve 100 km au-dessous de la surface rocheuse.[24]

Problémes pour les théories uniformitariennes

La problème la plus sérieuse que Titan pose pour les théories uniformitariennes est que les astronomes n'ont pas encore trouvé les réserves vastes de méthane nécessaires pour maintenir l'hauteur courante de méthane dans l'atmosphère depuis le temps profond. Lorenz et ses collègues disent catégoriquement que Titan doit souffrir de changement drastique de climat sinon une source jusqu'ici non-expliquée de méthane remplit l'atmosphère « à justement le taux exact » (emphase ajoutée).[20]

Mais les découvertes suggérants une aquifère d'ammoniaque 100 km au-dessous de la surface rendent un telle source internelle beaucoup plus difficile d'expliquer. C'est spécialement juste si, comme soupçonné, la surface entière de Titan flotte sur l'océan d'ammoniaque au-dessous d'elle sans aucune connexion au noyau.

Observation et exploration

Depuis les 300-plus ans après sa découverte, la seule étude de Titan était par observation avec de téléscopes basés sur la Terre. Pioneer 11 a fait un rendez-vous bref avec Saturne en 1979 et a pris plusieurs images de qualité base. Voyager 1 et Voyager 2 étaient les prochains vaisseaux de visiter Saturne en 1980 et 1981; Voyager 1 a fait un rendez-vous proche à Titan, mais ses instruments ne peuvaient pas pénétrer la brume épaisse de l'atmosphère titanienne.[3]

En 1994 le Hubble Space Telescope a pris de photographies d'un « continent » apparent sur la face saturnine de Titan.[14]

L'étude la plus vraiment comprehensive de ce système est la mission Cassini-Huygens, qui a lancé le 15 octobre 1997 et est arrivée dans le système saturnine le 1 juillet 2004.[3] L'innovation majeure de cette mission était l'usage d'équipment de radar à bord de l'orbiteur et l'alunissant, pour pénétrer la brume.

Huygens s'est conçu d'alunir, et d'étudier l'atmosphère et la surface en détail en descendant. Huygens a fait l'alunissage en Titan pleinement fonctionnel le 14 janvier 2005. Il restait fonctionnel depuis trois heures pendant qu'il a renvoyé plusieures images et données sur la constitution, y compris le ratio charbon-isotopique, de l'atmosphère titanienne.

Cassini continue détudier Titan et le reste du système saturnine. Une heure pour terminer sa mission a été fixée originalement après quatre ans, en juillet 2008, mais NASA a annoncé une extension de deux ans avec de rendez-vous multiples avec Titan et de rendez-vous additionnels avec Encelade, Rhéa, Dioné, et Hélène. Les projeteurs de mission suggèrent aussi qu'après deux ans, Cassini peut avoir encore de combustibles suffisants pour une autre extension de deux ans, et parlent avec bon espoir de missions spécifiques en avenir à Titan et Encelade.[25]

En fiction

Titan était sujet fréquent de science-fiction pendant les 1950s et 1960s. Spécifiquement:

  • Robert A. Heinlein a conçu que Titan serait un endroit idéal pour laboratoire pour essais-de-champ de matériel pour survivance en cas d-urgence dans les régions froides.
  • Carey Rockwell a conçu que Titan devenirait une colonie de guisement. Il n'a jamais expliqué justement tel sorte de richesse minérale Titan peut offrir, mais les hydrocarbures seulement ( et dans une atmosphère réductrice) peut avoir été de bonnes candidates, si M. Rockwell a su à la temps ce que NASA et l'ESA savoient aujourd'hui.
  • Larry Niven a envisionné Titan comme station exclusive et chère de vacances. Il a conçu d'une station d'observation bâtie sur la face saturnine de Titan, où les invités pouvaient regarder Saturne et ses anneaux. Il a écrit ce concept, bien entendu, avant que Voyager 1 a fait son rendez-vous et n'a pas pu photographier la surface de Titan à travers la brume. En outre, l'orbite de Titan ne s'incline que légèrement vis-à-vis la surface plane des anneaux, afin que même l'atmosphère serait claire, la vue peut n'avoir pas été assez spectaculaire comme M. Niven peut l'avoir été imaginé.

Galerie

Références

  1. 1,0 et 1,1 « Titanic complexity, » Space Science Institute, Jet Propulsion Laboratory, NASA, 13 février 2006. Accédé le 16 février 2008.
  2. 2,0 et 2,1 « Gazetteer of Planetary Nomenclature: Planetary Body Names and Discoverers. » US Geological Survey, Jennifer Blue, ed. 31 mars 2008. Accédé le 17 avril 2008.
  3. 3,0, 3,1, 3,2, 3,3, 3,4, 3,5, 3,6, 3,7 et 3,8 Hamilton, Calvin J. « Saturn's Moon Titan. » SolarViews, 2001. Accédé le 16 février 2008.
  4. 4,0 et 4,1 « Discoverer of Titan: Christiaan Huygens. » ESA Space Science, Agence Spatiale Européenne 14 avril 2007. Accédé le 16 février 2008.
  5. 5,0, 5,1, 5,2, 5,3 et 5,4 Calculated
  6. 6,0, 6,1 et 6,2 « Planetary Satellite Mean Orbital Parameters, » Solar System Dynamics, JPL, NASA. Accédé le 16 février 2008.
  7. 7,0, 7,1 et 7,2 « Planetary Satellite Physical Parameters. » Solar System Dynamics, JPL, NASA. Accédé le 16 février 2008.
  8. Corsi, Jerome R. « New data: Maybe oil isn't from dead dinos. » WorldNetDaily, 15 février 2008. Accédé le 16 février 2008.
  9. Van Helden, Albert. « Huygens's Rings, Cassini's Division, & Saturn's Children. » Dibner Library Lecture, 27 octobre 2004. Accédé le 16 février 2008.
  10. La liste des lunes de Saturne peut n'être pas encore complète, et n'inclut pas trois lunes que des observations récentes ont suggéré main pas encore preuvé.
  11. Lassell, « Satellites of Saturn, » Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 8:42, 12 novembre 1847. Accédé le 16 février 2008.
  12. 12,0, 12,1, 12,2 et 12,3 Arnett, Bill. « Entrée pour Titan. » The Nine 8 Planets, 27 mai 2005. Accédé le 16 février 2008
  13. Backes, Heiko, Neubauer, Fritz M., Dougherty, Michele K., et al. « Titan's Magnetic Field Signature During the First Cassini Encounter. » Science, 308(5724):992-995, 13 mai 2005. doi:10.1126/science.1109763 Accédé le 16 mai 2008.
  14. 14,0, 14,1 et 14,2 « Entrée pour Titan. » Solar System Exploration, NASA, 7 septembre 2007. Accédé le 16 février 2008.
  15. « Entrée pour l'Atmosphère de TitanCassini-Huygens mission, Agence Spatiale Européenne, 15 février 2005.
  16. 16,0, 16,1 et 16,2 « Seeing, touching and smelling the extraordinarily Earth-like world of Titan. » Cassini-Huygens project, Agence Spatiale Européenne, 21 janvier 2005. Accédé le 16 février 2008.
  17. « Cassini finds atmosphere on Enceladus. » ESA Cassini-Huygens, March 16, 2005. Accessed February 16, 2008.
  18. « No oceans on Titan, say researchers. » <http://physorg.com/>, 4 août 2005. Accédé le 16 mai 2008.
  19. 19,0 et 19,1 « Titan's surface organics surpass oil reserves on Earth. » Agence Spatiale Européenne, 13 février 2008. Accédé le 16 mai 2008.
  20. 20,0 et 20,1 Lorenz, Ralph D., Mitchell, Karl L., Kirk, Randolph L., et al. « Titan's inventory of organic surface materials. » Geophysical Research Letters, vol. 35, L02206, 29 janvier 2008. doi:10.1029/2007GL032118 Accédé le 16 mai 2008.
  21. « Titan's Mysterious Methane Comes From Inside, Not The Surface. » Version de presse, Goddard Space Flight Center, NASA, 30 novembre 2005. Accédé le 16 février 2008, de <http://www.spaceref.com/>
  22. « 'Fossil fuel' theory takes hit with NASA finding. » WorldNetDaily, 1 décembre 2005. Accédé le 16 février 2008.
  23. Fortes, A. B. « Exobiological Implications of a Possible Water-Ammonia Ocean Inside Titan. » Icarus, 146(2):444-452, août 2000. doi:10.1006/icar.2000.6400 Accédé le 16 février 2008. Texte plein disponible aux souscripteurs ou pour un tarif.
  24. Brown, Dwayne, et Martinez, Carolina. « Cassini Spacecraft Finds Ocean May Exist Beneath Titan's Crust. » NASA, 20 mars 2008. Accédé le 16 mai 2008.
  25. Brown, Dwayne, et Martinez, Carolina. « NASA Extends Cassini's Grand Tour of Saturn. » NASA, 15 avril 2008. Accédé le 16 mai 2008.


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