Титан столь огромен, что изначально он считался самым тяжёлым спутником Солнечной системы. И только его гравитационное «взвешивание» зондами Voyager-1 и Voyager-2 показало, что он всё-таки немного уступает по массе крупнейшему спутнику Юпитера – Ганимеду. А внешне больший размер ему придаёт плотная атмосфера.
Атмосфера Титана также огромна – она примерно в 1,5 раза тяжелее земной! И хотя вам не потребуется скафандр для нахождения на его поверхности, вам будет нужна очень тёплая одежда, так как температура на поверхности составляет около -179⁰C. Для сравнения: самая низкая из когда-либо зарегистрированной температуры на Земле была зафиксирована в 1983 году на советской антарктической станции «Восток» и составила -89⁰C.
Таким образом, для поездки на Титан вам не потребуется громоздкий скафандр, но всё же нужно будет специальное снаряжение, схожее с используемым зимой в Антарктиде: верхняя одежда из нескольких изолирующих слоёв, толстые перчатки и ботинки, а также шапка и маска.
Единственные изменения – это футуристичные нагреватели NASA, которые могут потребоваться, чтобы не замёрзнуть и не обжечь лёгкие. А также кислородная маска, так как хотя атмосфера Титана, как и земная, состоит в основном из азота, но вот кислородом она полностью обделена. Всего же в ней содержится 94,2% азота, 5,65% метана, около 0,1% водорода и следы ряда других газов.
Это наводит на мысленный эксперимент: если вам не требуется герметичного снаряжения, то внешний воздух и его запахи могут проникнуть внутрь маски – что они будут напоминать?
Список запахов Титана
Благодаря приборам на зонде Cassini и спускаемом аппарате Huygens мы имеем довольно хорошее представление об атмосфере Титана. Поэтому можно сделать обоснованное предположение, как она пахнет.
Все три основных компонента атмосферы – азот (N2), метан (CH4) и водород (H2) – не имеют запаха. Характерный запах, который мы часто ассоциируем с метаном – это другой газ (метантиол), который производители добавляют для безопасности. Запах метантиола часто сравнивают с запахом тухлых яиц. Человеческий нос может обнаруживать его концентрацию вплоть до одной миллиардной доли. Это свойство используется при добавлении его к природному газу, что позволяет быстро обнаруживать и устранять потенциально опасные утечки.
Есть ли в атмосфере Титана что-нибудь другое, что могло бы придавать ей запах? Перечень обнаруженных и спрогнозированных микрокомпонентов включает в себя угарный газ (CO), этан (C2H6), этилен (C2H4), ацетилен (C2H2), цианистый водород (HCN), аммиак (NH3), пропин (C3H4), цианоацетилен (C3HN), бензол (C6H6), ацетонитрил (CH3CN) и метиламин (CH3NH2).
Некоторые из этих веществ тоже не имеют запаха, вроде названного выше водорода, а также угарного газа и этана. Но с ацетиленом дела обстоят уже сложнее: он не имеет запаха, но многие использующие ацетиленовые горелки могут поспорить с этим. Причина этого – примеси в сварочном ацетилене обычно включают в себя фосфин, который придаёт газу чесночный запах.
Впрочем, некоторые газы из атмосферы всё же пахнут. К ним в частности относится этилен – это простейший алкен (вещество, имеющее одну двойную связь между атомами углерода) который используется растениями в качестве общего гормона, влияющего на прорастание семян и созревание плодов. В чистом виде он, по сообщениям очевидцев, имеет сладкий, мускусный запах. Другой газ – ацетонитрил – используют во многих химических и органических реакциях. Он имеет сладкий, эфирный запах. Завершает список сладковатых газов пропин, также известный как метилацетилен, который используют для сварки и в качестве ракетного топлива.
Затем идёт цианистый водород, который описывают как имеющий миндальный запах. Как вы, возможно, знаете из шпионских романов, этот газ невероятно ядовит. Но порог для его чувствительности составляет 5 ppm (частей на миллион), в то время как смертельная доза – 135 ppm. Поэтому учуявший запах этого газа человек может выжить. Но, пожалуйста, не пытайтесь этого делать! Примерно 25% людей не восприимчивы к его запаху из-за генетических особенностей, в результате чего они могут получить смертельную дозу, даже не заметив этого.
На Титане есть и менее аппетитные запахи. Например, аммиак имеет очень сильный, характерно резкий запах. Его в основном используют в удобрениях и в качестве основного компонента нюхательных солей, которые используют для приведения людей в чувство. Его обычно сравнивают с запахом концентрированной мочи.
В завершение списка веществ, имеющих острый запах, мы имеем метиламин – газ, который напоминает запах тухлой рыбы. Это побочный продукт разложения живых тканей, но также его используют некоторые организмы для получения энергии посредством (ряда химических процессов, которые происходят в живых клетках с образованием метана и выделением энергии).
Бензол – соединение, содержащееся в сырой нефти и вызывающее рак, также присутствует в атмосфере Титана. Несмотря на канцерогенность, он обладает сладким, ароматным, бензиновым запахом, который иногда сравнивают с запахом растворителей.
Дуновение Титана
Таким образом, из потенциальных запахов мы имеем: сладкий, мускусный, горький, острый и гнилой, с несколькими другими тонкими нотами. Но необходимо помнить, что поверхность Титана очень холодная. Это означает, что только небольшие молекулы со слабыми межмолекулярными связями будут иметь достаточно низкую температуру кипения, чтобы оставаться летучими. Только они в достаточно большом количестве смогут подняться в воздух, проникнуть сквозь неплотности в кислородной маске и попасть в нос космонавта.
Все пахучие соединения, которые мы перечислили выше, замерзают на поверхности Титана – это означает, что они будут не очень летучими. Исключение – этилен, который имеет температуру замерзания в -169⁰C, что чуть выше температуры на поверхности. В некоторых лабораторных экспериментах учёные даже наблюдали, как он становится жидким лишь при -183⁰C. Общее мнение об этом состоит в том, что растворённые в жидкости соли повышают температуру кипения. Этот эффект используют в снегоочистительных машинах, которые разбрасывают соль на дорогах, предотвращая тем самым обледенение. Итак, этилен – наиболее вероятная летучая молекула на Титане, которая придаст его атмосфере сладкий и мускусный аромат.
Но это ещё не конец истории о запахах Титана! Мы также должны учесть чувствительность носа. Пороги человеческой восприимчивости к разным химическим соединениям – это «осязаемая» вещь, которую мы можем измерить. Даже если вещество находится в твёрдой фазе на поверхности, по крайней мере небольшое количество его молекул улетучивается в воздух. И если нос достаточно чувствителен к этим молекулам, мозг зарегистрирует их запах.
С точки зрения порогов чувствительности, учёные выделяют 3 уровня: цианистый водород и бензол имеют близкий порог около 5 ppm. В то же время человеческий нос может регистрировать метиламин вплоть до скудных 0,0021 ppm. В отличие от этого, для регистрации этилена требуется огромные 270 ppm. Это возвращает наши ароматы бензина, миндаля и мёртвой рыбы обратно в смесь.
И, наконец, мы должны также учесть, что острота человеческого нюха зависит от таких факторов, как пол, возраст, пристрастие к курению и заложенность носа. Кроме этого на сцену могут выходить генетические факторы, вроде упомянутого выше случая с цианистым водородом. В конечном счёте, всё будет зависеть от индивидуальной восприимчивости запахов каждым конкретным космонавтом.
Так как же пахнет Титан? Для среднестатистического космонавта, наша лучшая догадка была бы: сладкий и мускусный (этилен), с рыбными привкусами (метиламин) и намёком на горький миндаль (цианистый водород), подчёркнутый запахом бензина (бензол).
Но узнаем ли мы когда-нибудь наверняка? Таков наш план!
NASA недавно выбрало миссию Dragonfly, нацеленную на отправку винтокрылого аппарата на Титан в 2034 году. Аппарат будет летать над поверхностью, чтобы исследовать большую полосу спутника Сатурна. В процессе полёта Dragonfly будет использовать свой самый современный набор приборов для регистрации молекул как в атмосфере, так и на поверхности.
Можно предположить, что, когда Dragonfly с 8 наборами лопастей будет взлетать, он может поднять облако титанианской пыли, с очень интересным – если не слегка смертоносным – букетом запахов.
Автор: научная сотрудница и руководитель группы астробиологии и океанических миров Лаборатории реактивного движения NASA в Пасадене Морган Кейбл.
Перевод: Денис Нырков
Источник: https://vk.cc/azjqWD
