Аппарат «Кассини», осуществлявший работу на орбите Сатурна в период с 2004 по 2017 год, позволил детально составить карту самого крупного спутника планеты — Титана. В результате стало известно, что вблизи полюсов на поверхности расположены моря и озера, заполненные жидкими углеводородами. В эти водоемы впадают реки, питаемые атмосферными осадками. Изучение этих данных породило у исследователей множество вопросов. Какой химический состав имеют эти жидкости и что сформировало контуры береговых линий? Используя данные радарной съемки, американские ученые смогли более точно определить состав морей Кракена, Лигеи и Пунги, а также описать характеристики их поверхностей.
Ранее Титан представлялся наиболее перспективным объектом для поиска жизни среди спутников Солнечной системы. В 2005 году к нему был доставлен спускаемый аппарат «Гюйгенс» в составе миссии NASA «Кассини». Пройдя сквозь густую атмосферу, состоящую из азота, приборы зафиксировали холодную, покрытую смогом планету. Существует предположение, что под ледяной поверхностью может располагаться обширный соленый океан, однако подтвердить это непосредственно пока не представляется возможным.
В экваториальной области Титана простираются обширные песчаные дюны. В средних широтах преобладают равнинные пространства, а вблизи полюсов расположены озёра и моря. Особенности рельефа напоминают земные, однако вместо воды на поверхности находятся жидкие углеводороды.
В первую очередь исследователи фокусируются на изучении морей. Однако данных об океанах недостаточно, поэтому значительную роль играет анализ существующих наблюдений. В статье, которая вышла в журнале Nature Communications, сотрудники научно-исследовательских групп из США, Италии и Франции провели анализ ранее не использованных данных, полученных радаром «Кассини» в 2014 и 2016 годах.
Использование инструмента RADAR обеспечило изучение береговой линии морей и позволило заглянуть на глубину до 200 метров. Для этого был применен метод радиолокационного синтезирования апертуры (SAR) – активное зондирование толщи с использованием звуковых волн. Благодаря прозрачности углеводородов в Ku-диапазоне, ученые получили данные с радара в режиме альтиметра, что позволило определить состав жидкости, заполняющей моря. Полученная информация указывает на то, что это смесь метана, этана и растворенного азота, причем содержание этана оказалось несколько ниже ожидаемого.
Ученые считают, что на Титане метаново-азотные дожди, выполняющие роль пресной воды, разводят «соленую» этановую составляющую морей и озер. Это похоже на то, как на Земле менее соленые водоемы вытесняют соленую воду Балтийского моря в Атлантический океан.
Исследователи приняли решение расширить имеющиеся данные, включив результаты бистатического эксперимента по рассеянию, выполненного аппаратом «Кассини». Этот эксперимент заключался в создании карты поверхности Титана с использованием радиоволн. Отраженные сигналы фиксировались наземными станциями сети глубокого космоса. В отличие от сонарной локации, позволяющей исследовать внутренние структуры, бистатические радиоизмерения предоставили информацию о верхнем слое поверхности.
Раньше полагали, что поверхность абсолютно ровная. Однако это оказалось не совсем верным. Исследования выявили наличие волнения на море Лигеи высотой в один миллиметр, а в северных районах морей Кракена и Пунги – до трех миллиметров. Вблизи береговой линии и в эстуариях шероховатость более значительная – от 3,6 до 5,2 миллиметра. Авторы научной работы считают, что это свидетельствует о наличии сильных приливных потоков.
Несоответствия в характеристиках трех изучаемых морей поставили ученых в тупик. Состав, определяемый по диэлектрической проницаемости, существенно отличался. В эстуариях отмечается более высокая концентрация метана. По мнению исследователей, это указывает на возможность существования метановых рек, впадающих в этановые моря.