До полета «Вояджера-1» 12 ноября 1979 г. Титан был загадочным телом, окутанным оранжевой дымкой, — мы ничего не знали о его поверхности. И даже после пролета «Вояджера-1» положение почти не изменилось — про его поверхность мы не узнали ничего нового. Но зато «Вояджер» позволил нам разглядеть во всех подробностях саму эту плотную, туманную атмосферу.

Атмосфера Титана почти полностью состоит из азота — 95 % от общей массы — в форме N₂. Оставшиеся 5 % почти целиком составляет метан — CH₄. Но самое интересное — молекулярный водород, H₂, и множество разнообразных углеводородов: от самых простых, которые мы можем распознать по их отчетливым спектральным линиям в спектре излучения, до невероятной путаницы органических молекул, обладающих такими сложными спектральными характеристиками, что невозможно установить их формулу.

«Вояджер» выявил, что в атмосфере Титана постоянно присутствуют туманы, а облака относительно редки. Туманные верхние слои атмосферы подобны земному углеводородному смогу. Этот смог состоит в основном из микроскопических частиц, которые Карл Саган и Бишун Харе окрестили толинами, представляющими собой смесь органических молекул. Эти частицы настолько легки, что остаются распыленными в атмосфере и не оседают на поверхность.

Самая удивительная особенность атмосферы Титана — это ее масштабы. В целом масса этой атмосферы на 20 % больше земной. Но сила тяжести на поверхности Титана составляет лишь 14 % от силы тяжести на Земле, и в результате его атмосфера очень разреженная и протяженная. С учетом массы атмосферы Титана и силы тяжести на его поверхности получим, что атмосферное давление на Титане приблизительно в полтора раза выше, чем на Земле. А значит, вы сможете ходить по его поверхности без космического скафандра, хотя, конечно, вам потребуются теплая одежда и кислородная маска.

Самые проницательные из вас могут поинтересоваться, каким образом Титан удерживает свою атмосферу несмотря на воздействие заряженных частиц солнечного ветра, обладающих высокой энергией. Это действительно хороший вопрос — у Титана нет своего магнитного поля. Но его орбита по большей части проходит в пределах магнитного поля его родителя — Сатурна, которое препятствует сдуванию атмосферы Титана солнечным ветром. Другая возможность пополнения атмосферы Титана — низкотемпературный вулканизм (криовулканизм), при котором на поверхность извергается метан и другие газы.

Что служит источником энергии для завораживающих и в значительной степени малоизученных химических процессов в атмосфере Титана? Конечно же, Солнце. В атмосфере Титана активно идут различные фотохимические процессы. Хотя на каждый квадратный метр поверхности Титана приходится гораздо меньше фотонов, чем попадает на поверхность Земли, энергия фотонов в обоих случаях одинакова. Солнечные фотоны, бомбардирующие верхние слои атмосферы Титана, обладают достаточной энергией, чтобы вызвать разложение (фотодиссоциацию) метана. Фрагменты молекул впоследствии присоединяют атомы водорода, азота и других элементов, образуя более сложные органические соединения.