Живой Титан Планетологи рассказали о «холодной Земле»
Автоматическая станция Cassini, с 2004 года исследующая Сатурн и его спутники, открыла для человека альтернативный мир на Титане — крупнейшей луне газового гиганта. Обширные моря, высокие горы, реки, дюны, туман, облако-монстр — все это есть на «холодной Земле». Именно так часто называют Титан, похожий на нашу планету за тем исключением, что температура на его поверхности равна минус 180 градусам Цельсия, а водоемы и атмосфера содержат углеводороды. О последних открытиях, связанных со спутником Сатурна, рассказывает «Лента.ру».
Титан в полтора раза больше Луны в диаметре и почти вдвое — по массе. В атмосфере спутника Сатурна, как и Земли, преобладает азот. В газовой оболочке Титана на него приходится до 95 процентов объема. В отличие от Земли, в атмосфере спутника Сатурна очень мало кислорода. Вместо него — метан и этан. Низкие температуры позволяют этим газам находиться в жидком состоянии. Они играют роль воды. По оценкам, более 1,6 миллиона квадратных километров поверхности Титана (почти два процента) покрыто жидкостью.
Море Лигеи
Около северного полюса Титана раскинулись три углеводородных моря (Кракена, Лигеи и Пунги) в окружении многочисленных озер. В южном полушарии пока обнаружено только одно крупное озеро. В 2014 году Cassini провела радарное наблюдение моря Лигеи и обнаружила в нем метан. Планетологам наконец-то удалось при помощи полученных автоматической станцией данных выяснить химический состав моря Лигеи.
Миссия Cassini-Huygens является совместным проектом НАСА, Европейского и Итальянского космических агентств. Оперативное руководство проектом осуществляется Лабораторией реактивного движения в городе Пасадина (Калифорния, США) в интересах НАСА. Основная цель проекта заключается в исследовании Сатурна, его колец, а также Титана. Миссия запущена 15 октября 1997 года с мыса Канаверал во Флориде и 1 июля 2004-го вышла на орбиту Сатурна. 25 декабря 2004 года от спутника Cassini отделился зонд Huygens, который 14 января 2005-го высадился на поверхности Титана.
Второй по величине углеводородный водоем сопоставим по площади с американскими озерами Гурон и Мичиган вместе взятыми. Новое исследование использует данные того же радара Cassini, но работавшего в 2007-2015 годах в другом режиме. Ученые надеялись обнаружить в море Лигеи, кроме метана, еще и этан, но это сделать не удалось. Углеводородный водоем состоит главным образом из метана. Тому есть несколько объяснений.
По одной из версий, метан попадает в море Лигеи с атмосферными осадками, а этан содержится в придонных слоях. Этан может также вымываться (через пролив Тревайза) в соседний водоем — море Кракена. Для уточнения ситуации потребуются дополнительные наблюдения. В ходе последнего исследования ученые также определили максимальную глубину моря Лигеи — 160 метров.
Установлено, что дно водоема покрыто слоем разнообразных органических соединений. Эти нерастворимые углеводороды (например, бензол и нитрилы) попали туда с атмосферными осадками и осели на дно под действием силы тяжести. Ученые не заметили разницы между температурами в море и на берегу в разные времена года (аналоги земных зимы и лета). Это позволило предположить, что береговая линия моря Лигеи имеет пористую структуру и богата жидкими углеводородами.
Гора Митрим
Выявлена самая высокая точка Титана — гора Митрим в центре нижнего хребта (показано на рисунке). Ее высота — 3337 метров. Севернее — другая гора высотой 2807 метров.
Горы Титана (обработанный снимок)
По мнению планетологов, под ледяной корой Титана скрывается мантия из жидкой воды, которая находится под высоким давлением (в том числе плотной атмосферы спутника Сатурна), медленно течет и постепенно деформирует приповерхностные слои. Это и приводит к образованию на Титане высоких гор. На это также может влиять вращение Титана (кора, мантия и ядро спутника с разной скоростью вращаются вокруг своих осей) и его приливное взаимодействие с Сатурном.
Карта Титана
На 47-й Лунной и планетарной конференции, открывшейся 22 марта 2016 года в Вудлендсе (США), была представлена новая карта Титана, представляющая собой апдейт версии, утвержденной в 2012-м Международным астрономическим союзом. По традиции большинство возвышенностей спутника названы в честь гор Средиземья из романов Джона Толкиена. На карту добавлено девять объектов, в том числе горная область Мория. До этого было 12 объектов, не считая точку посадки модуля Huygens.
Новая карта Титана
Также ученые НАСА представили четыре карты Титана, смонтированные из полученных в период с 2004 по 2015 год станцией Cassini снимков. Аппарат в среднем раз в месяц пролетал над различными участками спутника Сатурна. Каждая из двух серий карт позволяет сфокусироваться на тех или иных особенностях спутника, в частности, ударном кратере шириной 80 километров и районе посадки спускаемого модуля Huygens. Поверхности Титана присущи различные типы рельефа.
Для создания карт использовался научный инструмент VIMS (Visual and Infrared Mapping Spectrometer) и радар автоматической станции Cassini. Снимки не отражают естественные цвета Титана, поскольку наблюдение его поверхности в оптическом диапазоне не представляется возможным из-за чрезвычайно плотной атмосферы и ее сезонных изменений. На приведенных изображениях светлые участки отвечают нерегулярным рельефам, а темные связаны с более гладкими поверхностями.
Облако-монстр
Станция Cassini в 2015 году запечатлела облако-монстр (названное так из-за огромных размеров) на южном полюсе Титана. По мнению планетологов, структура и местонахождение объекта могут свидетельствовать о приходе в эту область небесного тела зимы. Облако-монстр, состоящее из замерзших углеводородов, расположено на высоте от 200 до 300 километров в стратосфере спутника Сатурна. Этот объект впервые обнаружили в 2012 году при помощи научного инструмента CIRS (Composite Infrared Spectrometer), а его размеры и динамику уточнили в 2013-м.
Сезон на Титане длится 7,5 земного года. В районе южного полюса пик зимы придется на 2017 год, когда станция Cassini прекратит свое существование. Смену времен года на Титане ученые наблюдали с 2004-го, когда аппарат достиг орбиты Сатурна. Тогда на северном полюсе спутника была зима, а на южном — лето. С приходом весны облака на северном полюсе начали пропадать и формироваться на юге. Ученые полагают, что газообразные углеводороды в ходе сезонных изменений транспортируются из теплых участков атмосферы в более холодные, где происходит их конденсация и замерзание с образованием многослойных облаков.