Именно из-за этого до визита «Вояджера» считалось, что Титан достигает 5800 км в диаметре. Теперь же Титан с его 5120 км уступил первое место среди спутников планет Солнечной системы Ганимеду, поперечник которого составлял 5276 км. Впоследствии оценку диаметра Титана увеличили на 30 км, и это означало, что «Вояджер-1» прошел на высоте всего 3915 км над его твердой поверхностью!
Атмосферу спутника удалось «просветить» до самого низа, где давление достигало 1,6 атм при плотности 5,6 кг/м3, а температура была близка к 93 К. На высоте 50 км она упала до 70 К, а верхние слои атмосферы оказались нагреты до 150–200 К. Радиометр IRIS подтвердил температуры 93 К у поверхности и 73 К в тропопаузе и добавил, что в северной полярной области на 20 К холоднее, чем у экватора Титана.
Основной слой дымки соответствовал радиусу 2765–2795 км, то есть высоте примерно 220 км. Здесь, на видимом лимбе, давление было порядка 0,2 миллибара. Второй слой дымки из частиц размером порядка 1 мкм фиксировался на радиусе 2805–2845 км при уровне давления 0,05 миллибара. Но атмосфера Титана простиралась еще выше: исследователям удалось выявить поглощающие слои толщиной 70 км на уровнях 2965 и 3335 км, то есть примерно в 200 и 500 км над видимым лимбом. Впрочем, эти верхние слои напоминали, скорее, рассеяние УФ-излучения на молекулах.
Совершенно неожиданным оказался химический состав атмосферы Титана. ИК-радиометр и УФ-спектрометр «Вояджера-1» нашли пропан, этан, этилен, ацетилен, метилацетилен и циановодород, следы водорода и кислорода и всего лишь 1 % известного по наземным наблюдениям метана. Основным компонентом атмосферы – не менее 93 % – был азот. Эта смесь напоминала исследователям состав первичной атмосферы Земли и говорила о возможности образования на Титане сложных органических молекул. В общем, почти Земля – но замороженная в том виде, в каком она существовала 3 млрд лет назад, и так и не породившая жизнь!
Представляя 13 ноября самые первые данные радиопросвечивания, Фон Эшлеман сравнил поверхность Титана с мрачным болотом. Судя по температуре, близкой к тройной точке метана, под азотным небом Титана могли течь метановые реки, прорезая русла в метановых же льдах. В полярных районах спутника среди возвышенностей, покрытых маслянистой углеводородной пленкой, могли существовать болота из жидкого азота (температура кипения 77 К), метана и этана, с островами из твердого метана и из силикатов, поливаемые азотными дождями из азотных облаков и засыпаемые метановым снегом. До непосредственного открытия полярных морей Титана с борта «Кассини» оставалось еще четверть века…
12 ноября в JPL позвонил президент США Джеймс Картер, за неделю до этого проигравший выборы Рейгану и уходящий с политической сцены. Он поздравил сотрудников Лаборатории с успешной работой «Вояджера» и сказал, что больше часа смотрел репортаж из JPL по телевизору.
Находясь за Титаном, «Вояджер-1» «нырнул» под плоскость колец и, приближаясь к планете, продолжал съемку Сатурна, колец и внутренних спутников. Камеры и другие приборы на сканирующей платформе постоянно переводились с одного объекта на другой. В 09:35 UTC аппарат сфотографировал Тефию (Тетис) с расстояния свыше 400 000 км при разрешении около 5 км. Снимки показали сильно кратерированную поверхность, один крупный, совсем свежий разлом глубиной 3–4 км, шириной до 60 км и длиной не менее 750 км, а также противолежащий ему кратер диаметром 180 км. (Ранее, на снимке за 11 ноября, была замечена гора диаметром основания около 300 км.)
12 ноября 1980 г. в 23:45:50 UTC
[76] станция прошла на расстоянии 184 497 км от центра Сатурна и примерно в 124 200 км от поверхности, значительно южнее экватора. Максимальная скорость ее в перицентре составила 25,3 км/с. Отклонение от расчетной точки не превышало 20 км.
Еще через 117 минут аппарат ушел за планету и «вынырнул» из-за нее 87 минут спустя, побывав в то же время в течение 41 минуты в тени. Во время захода и восхода Солнца аппарат измерял УФ-спектрометром солнечный свет, проходящий сквозь видимый край диска Сатурна, а при уходе за планету и выходе атмосфера зондировалась радиосигналом.
Уточненный экваториальный диаметр планеты на уровне вершин облаков составил 60 330 км, что соответствовало уровню давления 0,1 атм. Температура на самом глубоком измеренном уровне давления 1,4 атм оказалась равной 156 К. В тропопаузе, на уровнях 0,06–0,10 атм, она снижалась до 91 К против 125 К на Юпитере, а с дальнейшим подъемом вновь увеличивалась до 140–150 К.
На высоте 2500 км от уровня 1 атм была зарегистрирована ионосфера с пиковой концентрацией электронов 2,3 × 104 на 1 см3.
13 ноября с 03:19 до 03:35 аппарат проходил за кольцами Сатурна. В течение 27 минут производилось их радиопросвечивание, а затем еще 100 минут регистрировалось рассеяние на кольцах радиоизлучения бортового передатчика. Осью антенны HGA аппарат целился в середину кольца A.
В результате была наконец получена достоверная оценка величины частиц, составляющих кольца. В кольце A их эффективный размер был близок к 10 м, в делении Кассини – 8 м, а в кольце C составлял порядка 2 м. Но, если наиболее крупные объекты имели до 10 м в диаметре, метровых было примерно в 1000 раз больше, а более мелких – до 10 см – еще больше. Толщина трех основных колец была оценена в 1,1–1,3 км. Удалось также измерить температуру кольца C – 85 К.
«Вояджер-1» прошел вверх через плоскость колец в разреженной их части, созданной Дионой; этот маневр позволил ему отснять кольца вблизи сначала с неосвещенной стороны, а затем с обращенной к Солнцу. Некоторые участки основных колец и кольцо F выглядели в проходящем свете ярче, чем в отраженном, а темные до того споки светились ярче материала самого кольца B. Так рассеивать свет могли только чрезвычайно мелкие частицы – размером порядка длины волны света. Было выдвинуто, но не подтвердилось, предположение о том, что споки вращаются вокруг планеты синхронно не с кольцами, а с магнитным полем Сатурна и «подвешиваются» над и под плоскостью колец электростатическими силами.
