Нове дослідження показує, що супутник Сатурна Титан може мати кору з метанової криги завтовшки 10 км. Десь під нею може перебувати речовина у рідкому стані. Це означає, що глибини супутника тепліші, ніж вважалося досі.
Метанова кора на Титані
Найбільший супутник Сатурна, Титан, є єдиним місцем, окрім Землі, де є атмосфера і рідини у вигляді річок, озер і морів на поверхні. Через надзвичайно низьку температуру рідини на Титані складаються з вуглеводнів, таких як метан та етан, а поверхня — з твердого водяного льоду.
Нове дослідження, опубліковане в журналі Planetary Science Journal під керівництвом планетологів із Гавайського університету в Маноа, показало, що газ метан також може бути у пастці всередині льоду, утворюючи чітку кірку завтовшки до шести миль, яка зігріває крижану оболонку, що лежить під нею, і може також пояснити багату на метан атмосферу Титана.
Дослідницька група під керівництвом наукової співробітниці Лорен Шурмаєр, до якої також входять докторантка Гвендолін Браувер і Сара Фейгентс, заступниця директора і наукова співробітниця Гавайського інституту геофізики й планетології (HIGP) при Школі океанології та технології Землі (SOEST) Університету Гавайських островів, виявила, що ударні кратери Титана на сотні метрів глибші, ніж очікувалося, і що на цьому місяці було виявлено лише 90 кратерів.
«Це було дуже несподівано, адже, виходячи з досвіду інших супутників, ми очікували побачити набагато більше ударних кратерів на поверхні й набагато глибші кратери, ніж ті, що ми спостерігаємо на Титані, — сказала Шурмаєр. — Ми зрозуміли, що щось унікальне на Титані змушує їх дрібнішати та зникати відносно швидко».
Моделювання будови Титана
Щоб з’ясувати цю таємницю, дослідники перевірили на комп’ютерній моделі, як рельєф Титана може відновитися після зіткнення, якщо крижана оболонка буде покрита шаром ізолюючого метанового клатратного льоду, різновиду твердого водяного льоду з газом метаном, що перебуває у пастці в кристалічній структурі.
Оскільки початкова форма кратерів Титана невідома, дослідники змоделювали й порівняли дві ймовірні початкові глибини на основі свіжих кратерів схожого розміру на крижаному супутнику Ганімеді.
«Використовуючи цей підхід до моделювання, ми змогли обмежити товщину метанової клатратної кори до 5–10 км, оскільки симуляції з такою товщиною давали глибину кратерів, яка найкраще відповідала спостережуваним кратерам», — сказала Шурмаєр.
Атмосфера, багата на метан
Оцінка товщини метанової крижаної оболонки має важливе значення, оскільки вона може пояснити походження багатої на метан атмосфери Титана і допомогти дослідникам зрозуміти його вуглецевий цикл, «гідрологічний цикл», заснований на рідкому метані, й мінливий клімат.
«Титан є природною лабораторією для вивчення того, як парниковий газ метан нагрівається і циркулює в атмосфері, — сказала Шурмаєр. — Клатратні гідрати метану, що містяться у вічній мерзлоті Сибіру та під арктичним морським дном, наразі дестабілізують і вивільняють метан. Отже, уроки Титана можуть дати важливе розуміння процесів, що відбуваються на Землі».
Будова Титана
Топографія Титана має сенс у світлі цих нових відкриттів. А обмежена товщина крижаної кірки клатрату метану вказує на те, що надра Титана, ймовірно, теплі, а не холодні, жорсткі та неактивні, як вважалося раніше.
«Клатрат метану міцніший і більш ізолюючий, ніж звичайний водяний лід, — сказала Шурмаєр. — Клатратна кірка ізолює внутрішні частини Титана, робить водяну крижану оболонку дуже теплою і пластичною, а це означає, що вона є або була повільно конвективною».
«Якщо життя існує в океані Титана під товстою крижаною оболонкою, будь-які його ознаки (біомаркери) мають бути перенесені вгору по крижаній оболонці Титана туди, де ми зможемо легше отримати до них доступ або побачити їх за допомогою майбутніх місій, — додала Шурмаєр. — Це більш ймовірно, якщо крижана оболонка Титана буде теплою і конвективною».
Завдяки місії NASA Dragonfly до Титана, запуск якої запланований на липень 2028 року, а прибуття — на 2034 рік, дослідники матимуть можливість проводити спостереження цього супутника зблизька і далі досліджувати крижану поверхню, зокрема кратер Селк.
За матеріалами phys.org