Титан, самый большой спутник Сатурна, — единственное планетарное тело в Солнечной системе, кроме нашей планеты, на котором в настоящее время есть реки, озера и моря. Однако в отличие от Земли, они состоят из углеводородов: жидких метана и этана, которые текут по речным системам, похожим на земные, и впадают в крупные озера и моря разного размера.
Эти характеристики были подтверждены снимками, сделанными зондом НАСА «Кассини» в 2007 году. С тех пор ученые тщательно анализируют эти и другие снимки в поисках подсказок о загадочной жидкой среде спутника и ее отличиях от привычной нам.
Недавно геологи из Массачусетского технологического института изучили береговые линии бассейнов Титана и с помощью моделирования показали, что огромные титанические моря, вероятно, сформированы волнами. Поэтому их береговые линии должны были подвергаться эрозии, постоянно омываемые волнами.
Моделирование волновой активности озер и морей на Титане
Наличие волн на Титане является предметом споров с тех пор, как «Кассини» продемонстрировал существование жидких структур на поверхности. Знание того, проявляют ли моря Титана волновую активность, может дать ученым информацию о климате спутника, например, о силе ветров, которые могут поднимать такие волны. Информация о волнах также может помочь ученым предсказать, как форма морей Титана может меняться с течением времени.
До сих пор ученые находили косвенные и противоречивые признаки волновой активности, в основном основываясь на далеких снимках и данных радаров. Команда Массачусетского технологического института решила использовать другой подход и смоделировать, как различные формы береговой линии озер и морей могут развиваться по трем различным сценариям:
- В отсутствие береговой эрозии.
- При наличии волновой эрозии.
- При наличии «равномерной эрозии», вызванной движущейся жидкостью, которая пассивно растворяет прибрежный материал.
Отличительные признаки речного разреза, волновой эрозии и равномерной эрозии при численном моделировании береговой эрозии.
Сравнив результаты и применив одну и ту же модель к сотням различных исходных форм ребер, исследователи обнаружили, что формы концов ребер сильно отличаются в зависимости от рассматриваемого механизма. Равномерная эрозия привела к образованию вздутых, равномерно расширенных береговых линий по всему периметру, даже в затопленных речных долинах. Волновая эрозия, напротив, в основном сглаживала участки береговой линии, открытые на больших расстояниях, оставляя затопленные долины узкими и изрезанными.
Титан против Земли
Команда проверила полученные результаты, сравнив симуляцию с озерами и морями на Земле. В частности, исследователи сосредоточились на четырех самых крупных и хорошо изученных морях Титана: Kraken Mare, которое по размерам сопоставимо с Каспийским морем; Ligeia Mare, которое больше озера Верхнее; Punga Mare, которое длиннее озера Виктория; и Ontario Lacus, которое примерно на 20 процентов больше своего земного тезки.
Применив модель к каждой из береговых линий этих морей, чтобы выяснить, какой механизм эрозии лучше всего объясняет их форму, ученые обнаружили, что все четыре моря идеально подходят под модель эрозии, вызванной волнами. Это означает, что если береговые линии подвергались эрозии, то их форма больше соответствует волновой эрозии, чем равномерной эрозии или отсутствию эрозии вообще.
Озера на Титане и Земле с береговыми линиями, сформированными различными механизмами эрозии. А) Озеро Ligeia Mare на Титане. Б) Озеро Fort Peck, США. C) Озеро Rotoehu, Новая Зеландия. Г) Озеро Prošćankso Jezero, Хорватия.
«Волны повсеместно распространены в океанах Земли. Если бы на Титане были волны, они, вероятно, доминировали бы на поверхности его озер«, — говорит Хуан Фелипе Паниагуа-Аррояве, профессор университета EAFIT в Колумбии. «Было бы интересно посмотреть, как ветры на Титане создают волны, но не из воды, а из экзотических жидких углеводородов«.
Сейчас исследователи работают над тем, чтобы определить, насколько сильными должны быть ветры на Титане, чтобы поднимать волны, способные неоднократно разрушить береговую линию. Они также надеются по форме береговой линии Титана определить, с каких направлений преимущественно дует ветер. Безусловно, большую помощь в получении ответов на эти вопросы окажет миссия Dragonfly. Она доставит на поверхность Титана роторный посадочный аппарат и начнется в 2028 году.
С исследованием, опубликованным в журнале Science Advances, можно ознакомиться здесь.
