Разнообразие рельефов на спутнике Сатурна поражает: от дюн до каньонов. Ученые объяснили, как мягкая органическая пыль «сплавляется» в песчинки и породы, а ветры и дожди формируют дюны и вытачивают каньоны.
Титан, спутник Сатурна, — единственное известное нам тело в Солнечной системе, кроме Земли, где есть сезонный цикл жидкостей. Ученые из Стэнфорда и Лаборатории реактивного движения продемонстрировали, как этот цикл жидкостей вместе с циклом осадочных пород объясняют разнообразие пейзажей Титана. В их статье… опубликована в Geophysical Research Letters.
С большой дистанции Титан напоминает Землю. Его экватор обрамляют дюны, средние широты занимают равнины, а полюса – озера и каньоны. Благодаря плотной атмосфере идут дожди и дуют ветры, но вместо воды на Титане течет жидкий метан, а азотный ветер собирает дюны из углеводородного песка.
Механические характеристики этого песка существенно различаются с характеристиками привычных нам силикатных отложений, покрывающих Землю и Марс. Главное отличие заключается в том, что углеводородные частицы значительно менее прочны и должны быстро превращаться в пыль. А для образования дюн требуются сравнительно крупные гранулы. Как же эти простейшие органические соединения сохраняют свой размер?
На Земле природные силы разрушают силикатные камни и минералы до мелких частей. Ветер и потоки воды переносят эти частицы к местам отложений. Там под действием давления, подземных вод и иногда тепла частицы снова склеиваются в камни.
Ученые считают, что на Титане существует сходный цикл. Там, как полагают, природа преобразует породы в песок и пыль. Как же из пыли вновь образуются камни и песок для дюн – остается загадкой.
Ответ на этот вопрос помогли ооиды — маленькие сферические гранулы, часто встречающиеся в мелких водах тропических морей.
Их уникальность заключается в том, что они формируются химическим осаждением: карбонат кальция из воды оседает слоями на крупицы обычного песка. Частицы трутся друг о друга, разрушаются, карбонат кальция попадает обратно в воду и снова оседает. Процессы разрушения и нарастания компенсируют друг друга, поддерживая размер частиц. Исследователи предположили, что таким же образом на Титане частицы пыли «сплавляются», формируя песчинки и породы, которые затем стачиваются ветром.
Взяв эту гипотезу за основу, команда ученых смоделировала цикл миграции осадочных пород, опираясь на данные о климате и атмосфере, собранные миссией «Кассини». Показалось, что процесс «сплавления», паттерн ветров и осадки объясняют разнообразие пейзажей.
В экваториальном поясе из-за сильных ветров осадочные породы постоянно разрушаются, образуя дюны. В средних широтах ветер слабее, зато влажностью выше, и частицы «сплавляются» в плотные породы, формирующие равнины. У полюсов дожди и реки вытачивают глубокие каньоны и лабиринты в породах, земной аналог — карсты.
«Наше универсальное устройство помогает разобраться, как связаны между собой эти структуры осадочных пород», — говорит Мэтью Лапотр. (Mathieu Lapôtre)Геолог из Стэнфордского университета отмечает: если поймем механику соединения этих фрагментов и изучим рельеф, образованный осадочными процессами, то сможем делать предположения о климате и геологической истории Титана и их влиянии на вероятность появления жизни.