Новое исследование показывает, что спутник Сатурна Титан может иметь кору из метанового льда толщиной 10 км. Где-то под ним может находиться вещество в жидком состоянии. Это означает, что глубины спутника теплее, чем считалось до сих пор.
Метановая кора на Титане
Самый большой спутник Сатурна, Титан, является единственным местом, кроме Земли, где есть атмосфера и жидкости в виде рек, озер и морей на поверхности. Из-за чрезвычайно низкой температуры жидкости на Титане состоят из углеводородов, таких как метан и этан, а поверхность — из твердого водяного льда.
Новое исследование, опубликованное в журнале Planetary Science Journal под руководством планетологов из Гавайского университета в Маноа, показало, что газ метан также может быть в ловушке внутри льда, образуя четкую корку толщиной до шести миль, согревающую лежащую под ней ледяную оболочку, и может также объяснить богатую метаном атмосферу Титана.
Исследовательская группа под руководством научного сотрудника Лорен Шурмайер, в которую также входят докторант Гвендолин Браувер и Сара Фейгентс, заместитель директора и научный сотрудник Гавайского института геофизики и планетологии (HIGP) при Школе океанологии и технологии Земли (SOEST) Университета Гавайских островов, обнаружила ударные кратеры Титана на сотни метров глубже, чем ожидалось, и что на этой луне было обнаружено только 90 кратеров.
«Это было очень неожиданно, ведь, исходя из опыта других спутников, мы ожидали увидеть гораздо больше ударных кратеров на поверхности и гораздо более глубокие кратеры, чем те, что мы наблюдаем на Титане, — сказала Шурмайер. — Мы поняли, что что-то уникальное на Титане заставляет их мельчать и исчезать относительно быстро».
Моделирование строения Титана
Чтобы выяснить эту тайну, исследователи проверили на компьютерной модели, как рельеф Титана может восстановиться после столкновения, если ледяная оболочка будет покрыта слоем изолирующего метанового клатратного льда, разновидности твердого водяного льда с газом метаном, находящегося в ловушке в кристаллической структуре.
Поскольку начальная форма кратеров Титана неизвестна, исследователи смоделировали и сравнили две вероятные начальные глубины на основе свежих кратеров похожего размера на ледяном спутнике Ганимеде.
«Используя этот подход к моделированию, мы смогли ограничить толщину метановой клатратной коры до 5–10 км, поскольку симуляции с такой толщиной давали глубину кратеров, которая лучше всего соответствовала наблюдаемым кратерам», — сказала Шурмайер.
Атмосфера, богатая метаном
Оценка толщины метановой ледяной оболочки имеет важное значение, поскольку она может объяснить происхождение богатой метаном атмосферы Титана и помочь исследователям понять его углеродный цикл, «гидрологический цикл», основанный на жидком метане, и изменчивый климат.
«Титан является естественной лабораторией для изучения того, как парниковый газ метан нагревается и циркулирует в атмосфере, — сказала Шурмайер. — Клатратные гидраты метана, содержащиеся в вечной мерзлоте Сибири и под арктическим морским дном, в настоящее время дестабилизируют и высвобождают метан. Поэтому уроки Титана могут дать важное понимание процессов, происходящих на Земле».
Строение Титана
Топография Титана имеет смысл в свете этих новых открытий. А ограниченная толщина ледяной корки клатрата метана указывает на то, что недра Титана, вероятно, теплые, а не холодные, жесткие и неактивные, как считалось ранее.
«Клатрат метана более прочный и более изолирующий, чем обычный водяной лед, — сказала Шурмайер. — Клатратная корка изолирует внутренние части Титана, делает водяную ледяную оболочку очень теплой и пластичной, а это означает, что она является или была медленно конвективной».
«Если жизнь существует в океане Титана под толстой ледяной оболочкой, любые ее признаки (биомаркеры) должны быть перенесены вверх по ледяной оболочке Титана туда, где мы сможем легче получить к ним доступ или увидеть их с помощью будущих миссий, — добавила Шурмайер. — Это более вероятно, если ледяная оболочка Титана будет теплой и конвективной».
Благодаря миссии NASA Dragonfly к Титану, запуск которой запланирован на июль 2028 года, а прибытие — на 2034 год, исследователи будут иметь возможность проводить наблюдения этого спутника вблизи и дальше исследовать ледяную поверхность, в частности кратер Селк.
По материалам phys.org
