Таинственные озера Титана

На крупнейшем спутнике Сатурна Титане обнаружено неожиданно большое количество морей и озер, наполненных жидкими углеводородами. До сих пор не совсем понятно, какие процессы формируют углубления на поверхности, в которых скапливается жидкость. Новое исследование, проведенное с использованием данных миссии Cassini, позволяет предложить достаточно обоснованный ответ: титанианская поверхность растворяется в ходе процессов, похожих на образование карстовых пустот и воронок на Земле.

Помимо нашей планеты, Титан — единственный объект Солнечной системы, имеющий плотную газовую оболочку, твердую поверхность и резервуары жидкости на ней. Этих резервуаров там, как уже известно, достаточно много, они имеют различные формы и иногда довольно большие размеры. Есть даже обширные моря поперечником в несколько сотен километров и глубиной до нескольких сотен метров, питаемые разветвленной сетью потоков, напоминающих речные русла. Однако при низких температурах, царящих на спутнике (около -180°C), их заполняет, конечно же, не вода, а жидкие метан и этан — простейшие углеводороды.

Наряду с масштабными депрессиями, на Титане существует множество мелких озер с закругленными краями и крутыми берегами, которые, как правило, расположены в равнинных областях спутника. Найдено также много сухих (пустых) впадин. Озера в большинстве своем не связаны с реками; при анализе наблюдений возникала мысль объяснить их существование и, в частности, механизм наполнения активными атмосферными осадками или некими глубинными источниками. Некоторые из подобных резервуаров заполняются и высыхают в такт с 30-летним сезонным циклом на Сатурне и Титане. Но процесс образования собственно депрессий оставался для ученых тайной.

Недавно группа планетологов вернулась за поиском разгадки этой тайны на родную планету. Они обнаружили, что озера на Титане напоминают земные образования, известные как карстовые формы рельефа. Такие формации возникают в результате эрозии частично водорастворимых пород — известняка и гипса — в подземных водах и осадках, просачивающихся сквозь скалы. Со временем эти процессы во влажном климате приводят к появлению характерных воронок и пещер, а в более засушливом — соляных озер.

Скорость эрозийного формирования карстовых структур зависит от таких факторов, как химический состав пород, их температура, интенсивность осадков. И хотя все эти параметры у Титана и Земли кардинальным образом различаются, исследователи считают, что основной процесс все же может протекать почти одинаково.

При сравнении скорости эрозии органики жидкими углеводородами на Титане с «вымыванием» карбонатных и эвапоритовых минералов водой на Земле обнаружилось, что на спутнике Сатурна процесс растворения происходит примерно в 30 раз медленнее — во столько же раз титанианский год продолжительнее земного (а дожди на Титане выпадают только летом). Таким образом, есть все основания утверждать, что растворение является основной причиной эволюции ландшафта Титана и может быть причастным к образованию озер.

По словам Николя Альтобелли (Nicolas Altobelli), одного из участников проекта Cassini, это самое большое сравнительное исследование особенностей нашей планеты и молодого динамичного мира, находящегося на расстоянии более миллиарда километров от Солнца. В ходе него удалось найти примеры похожих формообразовательных процессов, которые могли бы быть эффективными при весьма различных климатических и химических режимах. Результаты исследования опубликованы в последнем номере журнала Journal of Geophysical Research.