Рельефы на спутнике Сатурна, от дюн до каньонов, отличаются поразительным разнообразием. Специалисты выяснили, как нежная органическая пыль превращается в песчинки и горные породы, а ветры и осадки создают дюны и формируют каньоны.
Титан, спутник Сатурна, является единственным известным нам объектом в Солнечной системе, кроме Земли, где наблюдается сезонный цикл жидкостей. Исследователи из Стэнфордского университета и Лаборатории реактивного движения продемонстрировали, как этот цикл жидкостей, наряду с циклом осадочных пород, может объяснить разнообразие ландшафтов Титана. Их статья опубликована в Geophysical Research Letters.
С большого расстояния Титан трудно отличить от Земли. На экваторе его окружают дюны, в средних широтах простираются равнины, а в полярных областях можно увидеть озера и каньоны. Благодаря плотной атмосфере, образующей своего рода оболочку, на Титане выпадают осадки и дуют ветры. Однако вместо воды на его поверхности существует жидкий метан, а азотные потоки переносят дюны, состоящие из углеводородного песка.
Механические характеристики этого песка существенно отличаются от свойств обычных силикатных осадочных пород, распространенных на Земле и Марсе. Основное отличие заключается в том, что углеводородные частицы обладают гораздо меньшей прочностью и, следовательно, должны быстро разрушаться, превращаясь в пыль. Для формирования дюн необходимы гранулы большего размера. Но как эти элементарные органические соединения сохраняют свои размеры?
Под воздействием природных сил силикатные камни и минералы постепенно разрушаются, образуя мелкие частицы. Ветер и водные потоки переносят эти частицы к местам скопления, где, благодаря давлению, воздействию подземных вод и, в некоторых случаях, теплу, они вновь объединяются в каменные образования.
По мнению исследователей, на Титане, вероятно, действует аналогичный процесс. Ясно, что там природные силы также разрушают горные породы, превращая их в песок и пыль. Однако остается неясным, каким образом из пыли формируются камни и песок, необходимые для образования дюн.
Ответ на этот вопрос удалось получить благодаря ооидам – небольшим сферическим гранулам, которые обычно обнаруживаются в пресных водах тропических морей. Их особенность заключается в том, что они образуются в результате химического осаждения: карбонат кальция из воды последовательно откладывается на крупицы обычного песка. Частицы при трении друг о друга разрушаются, высвобождая карбонат кальция обратно в воду, где он снова оседает. Процессы разрушения и нарастания уравновешивают друг друга, позволяя частицам сохранять свой размер. Ученые считают, что аналогичным образом на Титане частицы пыли соединяются, образуя песчинки и горные породы, которые впоследствии подвергаются эрозии под воздействием ветра.
Приняв эту гипотезу за основу, исследователи создали модель миграции осадочных пород, используя информацию о климате и атмосфере, полученную в ходе миссии «Кассини». Анализ показал, что такие факторы, как «сплавление», характер ветров и количество осадков, обуславливают разнообразие ландшафтов.
В экваториальном поясе наблюдаются наиболее сильные ветры, что приводит к постоянному разрушению осадочных пород и образованию дюн. В умеренных широтах ветры слабее, однако влажность выше, из-за чего частицы уплотняются, формируя плотные породы и равнины. Вблизи полюсов дожди и реки прорезают в породах глубокие каньоны и лабиринты, аналогичные карстам.
«За словами Мэтью Лапотра, их комплексная модель дает возможность понять, каким образом взаимодействуют данные горные породы, образованные в результате осадочных процессов (Mathieu Lapôtre), по словам геолога из Стэнфордского университета. «Постигнув принципы взаимодействия этих фрагментов и их динамику, мы сможем, анализируя рельеф, сформированный этими осадочными процессами, выдвигать гипотезы о климате и геологическом прошлом Титана — и о том, как они могли повлиять на возможность возникновения жизни на этом спутнике».