Титан, спутник Сатурна, — единственное небесное тело в нашей Солнечной системе, не считая Земли, имеющее плотную атмосферу и жидкость на поверхности. Однако эти жидкости — не вода, а углеводороды, такие как метан и этан, которые также присутствуют в атмосфере, состоящей на 95 процентов из азота.
В недавнем исследовании, проведенном группой планетологов из Гавайского университета в Маноа, выдвинута гипотеза о том, что газ метан также может быть заперт в ледяной коре толщиной до 10 километров.
Эта изолирующая корка может вызывать нагрев подстилающей ледяной оболочки, а также объяснять происхождение атмосферы на спутнике.
Корка из клатратов метана
Исследовательская группа под руководством Лорен Шурмейер проанализировала данные миссии НАСА «Кассини» об ударных кратерах Титана. Ученые заметили, что кратеры на сотни метров мельче, чем можно было бы ожидать, и что на всей поверхности спутника было обнаружено всего 90 кратеров, что удивительно мало.
SAR (радар с синтезированной апертурой) изображения ударных кратеров Титана, полученные с помощью космического аппарата НАСА «Кассини». Стрелками указаны возможные формы процессов изменения кратера: дюны и пески (фиолетовый), каналы (синий) и значительная эрозия кратера (розовый). Изображения: NASA/Cassini
Эта аномалия заставила исследователей выдвинуть гипотезу о наличии уникального процесса, в результате которого кратеры сравнительно быстро сплющиваются и исчезают.
Используя компьютерное моделирование, команда проверила, как рельеф Титана может изменяться или восстанавливаться после удара, предположив наличие изолирующего слоя клатратного льда метана — особой формы водяного льда, который удерживает газ метан в своей кристаллической структуре.
Результаты показали, что толщина этого слоя может составлять от 5 до 10 км, что полностью соответствует наблюдаемой глубине существующих кратеров.
Происхождение атмосферы Титана
Это открытие потенциально может дать объяснение происхождению и поддержанию богатой метаном атмосферы Титана. Наличие такой толстой корки клатратов метана предполагает существование крупного резервуара этого газа, который мог бы постепенно подпитывать атмосферу за счет медленных, но устойчивых процессов высвобождения.
Этот механизм помог бы лучше понять круговорот углерода на Титане и его «гидрологический цикл», основанный на жидком метане, а также эволюцию его климата.
Изучение этих процессов на Титане имеет последствия, выходящие за рамки понимания этого инопланетного мира. На Земле в вечной мерзлоте Сибири и на дне арктических морей существуют аналогичные месторождения гидратов метана, которые в настоящее время дестабилизируются и выбрасывают метан в атмосферу. Таким образом, уроки, полученные на Титане, могут дать важные знания о подобных процессах на нашей планете.
Последствия
Наличие коры из клатратов метана, более прочной и изолирующей, чем обычный водяной лед, говорит о том, что недра Титана, вероятно, теплые и динамичные, а не жесткие и неактивные, как считалось ранее. Этот изолирующий слой фактически делает ледяную корку теплой и вязкой, что указывает на возможное наличие конвективных движений внутри ледяной оболочки.
Эти выводы особенно актуальны в связи с миссией НАСА Dragonfly, запуск которой запланирован на июль 2028 года, а прибытие на Титан — на 2034 год. Dragonfly будет представлять собой роторный посадочный аппарат, предназначенный для исследования атмосферы и поверхности Титана.
Наличие теплой, конвективной ледяной оболочки может иметь значительные последствия для поиска потенциальных биомаркеров: если жизнь существует в океане под толстой ледяной корой Титана, признаки этой жизни должны быть перенесены через ледяную оболочку в более доступные районы для будущих исследовательских миссий.
С исследованием, опубликованным в журнале The Planetary Science Journal, можно ознакомиться здесь.
Читайте все последние новости планетологии на New-Science.ru.
