Хіміки пояснили зникаючі острови Титану

Хіміки з Університету Реймса (Франція), Мексиканського інституту нафти і Національного політехнічного інституту нафти пояснили виникнення і зникнення «островів» в морях Титана. За словами дослідників, схожі на острови об'єкти насправді є великими бульбашками азоту, що піднімаються з глибини близько 200 метрів. Підвищений тиск у Лігейському морі призводить до фазового розшарування рідини і вивільнення азоту. Дослідження опубліковано в журналі.

Титан - найбільший супутник Сатурна, єдиний позаземний об'єкт, на поверхні якого описані рідкі моря. Однак при середній температурі близько 90 кельвін, ці моря не можуть складатися з води. На думку вчених, у морях супутника знаходиться суміш азоту, метану та етану. Крім того, Титан унікальний своєю щільною атмосферою - на поверхні небесного тіла її тиск перевищує тиск земної газової оболонки в півтора рази. Ця ж обставина виявилася проблемою для дослідників - у щільній атмосфері Титану постійно є хмари, що заважають оптичним інструментам побачити поверхню. Тому основні дослідження ландшафту супутника проводилися за допомогою радарів.

Саме за допомогою радара апарату «Кассіні» і були виявлені моря і озера з вуглеводнів. Найбільші з них - моря Кракена (трохи більше Каспійського моря), Лігеї (в три рази більше Байкалу) і Пунги. Їх глибина становить кілька сотень метрів. Дослідження моря Лігеї виявили незвичайну особливість: на деяких радарних знімках з'являються і зникають світлі об'єкти, схожі на острови. При цьому значних хвиль на «водоймах» немає. Існують дві версії про те, чим вони можуть бути - газовими бульбашками або ж твердими плаваючими утвореннями.

Автори нової роботи знайшли нові підтвердження на адресу першої версії. Вчені провели комп'ютерне моделювання суміші азоту, метану та етану і їх поведінки при різних температурах і тисках. Так, вже на глибині 100 метрів тиск підвищується з 1,5 до 2,5 атмосфер, що впливає на розчинність газів і змішуваність метану і етану. На поверхні суміш існує у вигляді однієї фази, але на глибинах від 130 до 170 метрів відбувається зміна її стану - потрійна суміш перетворюється на поєднання двох рідких фаз і однієї газоподібної. Розчинність азоту в етані набагато нижча, ніж у метані - він виділяється у вигляді газу. Хіміки оцінюють середній діаметр бульбашок у 4,6 сантиметра. Такої величини виявляється достатньо для того, щоб вони були видимі радаром (довжина хвилі випромінювання 2,2 сантиметра).

Водночас вчені зазначають, що даних недостатньо для того, щоб дати точний опис процесів у морях Титану. Наприклад, невідома температура морів і їх точний склад. Більш точні дані можуть надати майбутні місії до супутника. Серед існуючих проектів можна виділити іспанський Titan Lake In-situ Sampling Propelled Explorer. Якщо місія буде схвалена, то зонд апарату приземлиться в морі Лігеї і буде досліджувати його протягом півроку або більше.

Основні дані про Титана були отримані завдяки місії «Кассіні» і спускового апарату «Гюйгенс», що приземлився на поверхню супутника 14 січня 2005 року. Зонд виміряв тиск і хімічний склад атмосфери, а також її структуру. «Кассіні» регулярно зближувався з Титаном. Останнє таке зближення відбудеться 22 квітня. Гравітація супутника змінить траєкторію апарату і той перейде на близькі до Сатурна фінальні орбіти. 15 вересня 2017 року «Кассіні» увійде в щільні шари атмосфери Сатурна і завершить свою місію.