В 2014 году миссия «Кассини-Гюйгенс» обнаружила в морях и озерах Титана яркие пятна, перемещавшиеся со временем. Ученые долгое время не могли понять природу этого явления. Теперь, похоже, объяснение найдено: речь о крупных айсбергах, состоящих вовсе не из водного льда.
Титан, спутник размером около 5150 километров, больше Евразии и Африки вместе взятых, обращается вокруг Сатурна. Из-за удаленности от Солнца температура на его поверхности составляет почти -180 градусов. Поэтому поверхность Титана состоит из льда, а вместо песчаных дюн… включаетДаже нафталин имеется на спутнике. На нём много рек, озёр и морей. Но заполнены они не водой, а жидким этаном, пропаном и метаном. Общий объём углеводородов в этих морях больше всех известных запасов такого рода на Земле.
Изучение Титана затруднено из-за азотной атмосферы, которая вчетверо плотнее земной. Высокое давление и низкие температуры создают постоянную плотную дымку и облака, мешающие наблюдениям. В 2005 году аппарат «Гюйгенс» совершил мягкую посадку на Титане, расширив наши знания, но многие вопросы остались без ответов. С 2014 года аппарат «Кассини» обнаружил яркие пятна в морях Титана, меняющие свое местоположение. Это вызвало удивление. Предполагалось плавающий лед, но его природа оставалась загадкой.
Основной компонент морей спутника Сатурна — жидкий этан с примесью жидкого метана, плотность которого около 0,6 тонны на кубометр. Это весьма легкая жидкость. Однако твердый этановый лед в таких условиях плавать не очень хорошо — ему нужно быть тяжелее окружающей его жидкости. Жидкий этан и метан имеют намного меньшее поверхностное натяжение, чем вода, что затрудняет плавание для слишком плотных объектов. Чистый этановый лед формируется только при температурах ниже -182.
На Титане плотная атмосфера приводит к тому, что сезонные колебания температур даже у полюсов очень малы.
По этой причине устойчивый твердый этан на его поверхности маловероятен. Ранее изучалась возможность плавания углеводородных льдин в условиях Титана… пыталисьБольшую пористость льда, превышающую пять процентов, можно объяснить его способностью плавать. Но вопрос о составе таких пористых льдов остается открытым.
Авторы новой работы, опубликованной в Geophysical Research LettersВ работе были предложены новые подходы к изучению проблемы. Авторы отметили, что в атмосфере Титана неизбежно должны образовываться молекулы тяжелее азота и метана, составляющих основу его газовой оболочки. Такие молекулы, подобно земному снегу, должны выпадать на поверхность планеты. Местный снег будет состоять преимущественно из нитрилов, углеводородов с тройной связью и бензолов.
Исследователи обнаружили, что такой снег из цианистого водорода может образовать лёд с большой пористостью – до 25-60 процентов по объёму. В этом случае, если море богато этаном, этот лёд сможет плавать в нём. Авторы работы пришли к выводу, что лед альтернативного состава будет иметь существенные проблемы с длительным плаванием в морях Титана.
Пористые льды, скорее всего, не образуются напрямую из углеводородных «снежинок», падающих в моря и озера.
Слишком малы размеры таких «снежинок», чтобы долго плавать и не утонуть. Вероятнее, что «снег» оседает на берегах морей Титана, там образуются более крупные комки, а затем волны подмывают рыхлый лед и отрывают от него крупные куски, подобно тому как это происходит с айсбергами в земных морях.
Такой же механизм может объяснять отсутствие больших волн в морях и озерах спутника Сатурна.
Эти работы имеют практическое значение. Титан — один из самых интересных объектов Солнечной системы для исследований. Не только экзотические углеводородные моря привлекают внимание, но и то, что под ними: крупные водные подповерхностные океаны. Их изучение в поисках жизни представляется разумным, однако необходимые для этого миссии требуют тяжелого оборудования. В 2005 году «Гюйгенс» приземлился на поверхности, которая при планировании миссии считалась твердой, но оказалась похожа на болото. Для успешности будущих высадок необходимо улучшить понимание состава поверхности Титана.