Озера Титана оказались с сюрпризом

5.jpg

В рамках последнего полета к самой большой луне Сатурна в 2017 году автоматическая межпланетная станция Кассини собрала данные о северном полушарии Титана. Оказалось, что небольшие по размеру озера, расположенные в данной части луны, удивительно глубоки и заполнены метаном.

Новые результаты, опубликованные 15 апреля в журнале Nature Astronomy, являются первыми подтвержденными данными о глубине некоторых озер Титана и их составе. Речь идет о глубине в сто метров. Полученные данные предлагают новую информацию о том, как жидкий метан перемещается, испаряется и поглощается Титаном. Луна Сатурна – единственное планетарное тело в Солнечной системе, имеющее как и Земля жидкость на поверхности.

Ученые знают, что круговорот жидкости на Титане работает аналогично земному. Однако есть существенное отличие. Вместо испарения воды из морей, формирования облаков и дождя, Титан делает то же самое, используя в качестве основы метан и этан. В земных условиях данные вещества имеют газообразную форму, если не находятся в резервуарах под давлением. Однако на Титане настолько холодно, что в его условиях они становятся жидкостью. Их можно сравнить с бензином при комнатной температуре на Земле.

Ученые знают, что большие северные моря заполнены метаном, но обнаружение меньших озер с аналогичным составом было неожиданностью. Ранее данные Кассини измеряли Онтарио Лакус, единственное крупное озеро в южном полушарии Титана. Там была обнаружена примерно равная смесь метана и этана. Этан немного тяжелее метана, в его составе больше атомов углерода и водорода.

«Каждый раз, когда мы делаем открытия о Титане, он становится все более и более загадочным», – рассказывает ведущий автор Марко Мастроджузеппе, ученый из команды Кассини в Калифорнийском технологическом институте в Калифорнии. «Но эти новые данные дают ответ на несколько ключевых вопросов. Теперь мы можем лучше разобраться с гидрологией Титана».

По словам соавтора и ученого из Корнелльского университета в Итаке, Нью-Йорк Джонатана Лунина, поразительным является отличие гидрологии двух полушарий друг от друга.

«Это как если бы вы смотрели на Северный полюс Земли и в Северной Америке условия существования жидкостей были бы отличны от азиатских», – пояснил Лунин.

На восточной стороне Титана есть большие моря на небольшой высоте, каньоны и острова. С западной стороны небольшие озера. А новые данные показывают озера, расположенные на вершине больших холмов и плато. Новые измерения с помощью радиолокаторов подтверждают ранее полученные данные о том, что озера находятся значительно выше уровня моря. Они дают новое представление о ландшафте луны, состоящем из плоских холмов и холмов с крутыми склонами, которые торчат на сотни метров вверх, имея на вершинах глубокие озера.

Тот факт, что западные озера небольшие – всего лишь десятки километров в поперечнике, но очень глубокие, дает новое представление о геологии Титана. Это подтверждает гипотезу о том, что образовались они при растворении окружающих ледяных пород и твердых органических веществ. На Земле подобные озера называются карстовыми. Они появляются на месте растворения известняка водой.

Наряду с исследованием глубоких озер, вторая статья в Nature Astronomy посвящена круговороту жидкостей на Титане. Исследователи использовали данные Кассини, чтобы выявить так называемую переходность озер. Комплекс данных с радаров и инфракрасных датчиков продемонстрировал, что уровни жидкости значительно изменились.

Скорее всего, это связано с сезонными изменениями в поверхностных жидкостях, рассказывает ведущий автор Шеннон МакКензи, планетолог из Лаборатории прикладной физики Джона Хопкинса в Лореле, штат Мэриленд. «Мы полагаем, что вариация характеристик связана с сезонностью, когда мелкие объекты испаряются и проникают в недра», – подчеркнула она.

Эти результаты подтверждают идею о том, что углеводородные дожди питают озера Титана, что они могут испаряться обратно в атмосферу или просачиваться в недра, образуя подобие грунтовых вод.

Напомним, что Кассини отправилась к Сатурну в 1997 году. Ее миссия завершилась два года назад. В результате работы удалось получить карту Титана на 1,6 млн кв. км. Основой получения данных был радар. Кассини отправляла радиоволны, и собирала обратный сигнал, формируя таким образом рельеф местности, глубину и состав озер.

Данные для этого исследования были собраны в рамках последнего близкого к Титану полета в конце апреля 2017 года. «Это был последний шанс Кассини, это по-настоящему титанический подвиг», – подчеркнул Лунин.