На снимках запечатлено не менее десяти таких образований диаметром от 10 до 100 км. В них есть течения, несколько озер соединены реками. Часть озер высохла, однако те, в которых остается жидкость, скорее всего, наполнены смесью сжиженных газов: метана и этана.
Миссия Cassini-Huygens – совместный проект NASA, Европейского космического агентства (ESA) и Итальянского космического агентства (ASI) – уже дала массу ценного материала о Юпитере, Сатурне и их спутниках. Cassini и его две бортовых камеры были спроектированы, разработаны и собраны в Лаборатории реактивного движения Калифорнийского технологического института в Пасадене (Jet Propulsion Laboratory at California Institute of Technology, Pasadena).
Обработка получаемых изображений производится в Космическом институте в Боулдере, Колорадо, США. Особенно ценные сведения о Титане собрал европейский аппарат Huigens, 14 января 2005 года впервые в истории севший на его поверхность.
Спутник, похожий на Землю
Дождь идет из тонких облаков в нижних слоях атмосферы, а верхние облака представляют из себя ледяную метановую пыль
Если наблюдать Сатурн в любительский телескоп, то около окольцованной планеты легко можно заметить крохотную звездочку. Это – Титан, самый крупный спутник планеты, имеющий диаметр более 5000 километров, то есть по своим размерам он превосходит Луну. Титан впервые был замечен великим датским физиком Христианом Гюйгенсом в 1655 году, а название свое получил два года спустя.
«Крестником» небесного тела стал не менее известный ученый, первооткрыватель планеты Уран, Уильям Гершель. Однако до начала космической эры наши знания об этом интересном спутнике оставались весьма скромными. По этому Титан исследуется аппаратом Cassini едва ли не активнее Сатурна.
После прибытия на сатурнианскую орбиту станция отправила на Титан построенный в ЕКА спускаемый зонд Huigens probe. 25 декабря 2004 года зонд отделился от своего носителя и начал самостоятельное движение к Титану. 14 января 2005 года аппарат успешно вошел в атмосферу спутника и совершил посадку на его поверхность в районе Ксанаду.
Приборы Huigens передавали информацию на протяжении 147 мин. 13 сек. спуска и еще 72 мин. 13 сек. с поверхности спутника. Это превысило расчетное время работы аппарата на 153 мин. Результаты почти трехлетних исследований окрестностей Сатурна поражают воображение. Первые же данные, полученные в ходе экспедиции Cassini, показали: Титан похож на Землю. У него есть круговорот жидкости (метана), ее испарение, формирование облаков, и, по всей видимости, выпадение осадков.
Об этом свидетельствовали русла рек, найденные позднее озера, да и данные о составе и виде поверхности планеты, поступившие с посадочного зонда Huigens: крупные снимки гальки, к примеру, или свидетельство о жидком метане, скрытом всего в нескольких сантиметрах под поверхностью сатурнианской луны.
Большую часть континента Ксанаду покрывают темные песчаные дюны. На западе и на востоке они постепенно переходят в область с холмами и долинами, изрезанную сетью рек. По всему континенту разбросаны отдельные невысокие горы. Кроме того, имеется объект, вероятно, являющийся либо метеоритным кратером, либо жерлом потухшего вулкана.
Дождливый Титан
Cassini |
Специалисты NASA на основе полученных от «Гюйгенса» данных провели новое исследование, результаты которого опубликованы в журнале Nature. Выводы, сделанные учеными, таковы: на Титане постоянно моросит дождь.
Вопрос с грозами в атмосфере Титана пока не совсем ясен, но дождь из мелких капель жидкого метана, похоже, никогда не прекращается. Уровень этих осадков, по оценкам ученых, составляет около 5 сантиметров в год.
Для сравнения, такое же годовое количество осадков выпадает на Земле в Долине Смерти – самом засушливом районе американского континента. Для Земли это совсем небольшое количество осадков, но поскольку на Титане этот дождь идет медленно, но верно, это делает его поверхность постоянно влажной.
Дождевые облака на Титане формируются из метана. На Земле метан является огнеопасным газом, так как при смешивании с кислородом в определенной пропорции приводит к возгоранию или взрыву. Но в атмосфере Титана нет кислорода, который мог бы поддерживать горение. К тому же температура на спутнике Сатурна очень низка и достигает 180°С со знаком минус. Поэтому метановые дожди – непременный атрибут погоды на Титане – «чувствуют себя достаточно вольготно» и в известной степени формируют окружающий пейзаж.
Согласно выводам ученых дождь, который, если быть точнее, является жидкостью из смеси метана и азота, идет из тонких облаков в нижних слоях атмосферы, а верхние облака представляют из себя ледяную метановую пыль. Убыток метана в атмосфере из-за дождя компенсируется атмосферной циркуляцией. Компьютерные модели показывают, что тонкое «одеяло» из метановых облаков покрывает почти половину поверхности Титана. Таким образом, Титан оказался вторым после Земли объектом Солнечной системы, где идут дожди.
Метановые муссоны
Тем временем Титан преподносит планетологам новые загадки. В частности, неясно, откуда на этом спутнике Сатурна берутся полярные облака, равно как и сухие русла рек. Недавно теоретически обоснованное решение этих загадок предложили ученые университета Страны Басков (Universidad del Pais Vasco). По их данным, ответ на эти вопросы, так интриговавшие астрономов, связан с метановыми бурями в атмосфере Титана.
Согласно проведенным расчетам с поверхности Титана испаряются огромные массы метана, который там играет такую же роль, что и вода в земном воздухе. Подсчеты показывают, что формирование облаков приводит к штормам высотой до 35 километров.
Шторм начинается при повышении относительной влажности (рассчитанной, разумеется, для метана) атмосферы более 80%. Эти «метановые муссоны» (совсем как в одноименном романе Артура Кларка) и связанные с ними ливневые дожди, много более интенсивные, чем постоянная изморось, являются причиной возникновения тех самых каналов, которые наблюдаются высохшими.
Другой вопрос – в происхождении полярных облаков. Несмотря на то, что температура на Титане низка, на одном из полюсов оказывается «лето» (то есть он находится в области, поглощающей большую часть тепла), что приводит к большему испарению, а значит, и к штормам в полярных регионах.
Кроме того, исследователи из университета Аризоны (University of Arizona) в США под руководством доктора Роберта Брауна и доктора Кейтлин Гриффит пришли к выводу, что полюса Титана покрывают полярные шапки из этана. Шапки имеют сезонный характер: этановый «лед» размывают метановые осадки.
Модель группы Брауна и Гриффит предсказывает, что этан концентрируется в полярных районах спутника, попеременно намерзая в виде полярных шапок на Северном и Южном полюсах. В настоящее время происходит отложение этана на Северном полюсе Титана. Затем этан растворится в метане при таянии и выпадении метановых осадков, а потом начнется формирование этановой шапки на Южном полюсе.