Углеводороды на спутниках Сатурна Лето не

Углеводороды на спутниках Сатурна

Лето не смогло высушить озёра у южного полюса спутника Сатурна Титана. А близ северного можно увидеть целые моря, а также реки и каналы, соединяющие водоёмы. Впрочем, правильнее будет сказать углеводородоёмы, ведь именно жидкими углеводородами – скорее всего метаном и этаном – наполнен мировой океан Титана. Космический аппарат Cassini завершил передачу на Землю материала, собранного во время пролёта близ Титана в начале октября. Основной целью этого пролёта был поиск озёр на южном полюсе спутника -гиганта с помощью радара. Если о наличии водоёмов (углеводородоёмов) в северном полушарии было давно известно, то их присутствие в южном ставилось под сомнение. Дело в том, что на севере, где сейчас зима, озёра концентрируются к полярным областям, избегая хорошо прогреваемых Солнцем мест. На юге же продолжается лето.

У северного полюса Титана присутствуют озера самых разных размеров, которые в сумме занимают около седьмой части его поверхности. На данный момент известны около 400 озёр. Атмосфера Титана не позволяет увидеть водоёмы напрямую, и для обнаружения гладких участков с характерной отражательной способностью – а именно их учёные и считают озёрами – требуются наблюдения с помощью радара. Именно поэтому карта приполярной области состоит будто из лоскутов: за последние полтора года Cassini трижды пролетал над северным полюсом Титана, сканируя очередную полосу его поверхности. Мощность радара пока позволяет разглядеть лишь озёра диаметром около 1 км, а таких озёр достаточно много. Однако львиную долю площади всех водоёмов – около 70% – всё-таки занимают крупные моря, площадь которых достигает 26 тысяч квадратных километров – это чуть меньше озера Байкал. По словам специалистов ESA и NASA, занимающихся обработкой наблюдений, сами углубления на поверхности Титана, в которых образуются моря и озёра, по-видимому, имеют вулканическое или карстовое происхождение. Однако соединяющие их каналы и наполняющие их реки вполне могли сами образовать потоки жидкости.

На южном полюсе новые данные позволили обнаружить лишь три небольших озерца. Возможно, дело как раз в сезонных изменениях. По словам Алекса Хэиса из Калифорнийского технологического института, который занимается обработкой данных Cassini, далеко не все озёра Титана наполнены до краёв. Их полноводность (или полноуглевородность, если угодно), видимо, сильно меняется от сезона к сезону. А это значит, что они вовлечены в сложный и всеобъемлющий процесс, подобный круговороту воды в земной природе. «Это делает Титан уникальным в Солнечной системе» , – говорит Хэис. Раньше подобные циклы были замечены только на самой Земле. Из плотной, «дымчатой» атмосферы Титана на его поверхность выпадают дожди из жидких метана и этана, которые собираются в небольшие ручейки и, подобно земным рекам, стремятся к большим морям. С их поверхности углеводороды испаряются, вновь наполняя атмосферу. Круг замыкается.

Впрочем, проследить за сезонными изменениями Cassini пока не успел. Он прибыл к Сатурну лишь три с небольшим года назад, а времена года в системе Сатурна длятся по 7, 5 лет: период обращения планеты вместе со всеми её многочисленными спутниками вокруг Солнца составляет 29, 5 лет. Примечание. Космическая система Cassini-Huygens стартовала к Сатурну 15 октября 1997 года и вышла на орбиту вокруг окольцованной планеты почти через семь лет - 1 июля 2004 года. Система создана совместно американской Национальной аэрокосмической администрацией

Впервые предположение о возможности существования на Титане углеводородных водоёмов было сделано на основе анализа данных, полученных АМС Вояджер 1 и Вояджер 2. Сопоставив состав, плотность и температуру атмосферы Титана, учёные сделали вывод, что на спутнике могут присутствовать углеводороды в жидком состоянии. Эта гипотеза подтвердилась в 1995 году, когда при помощи телескопа Хаббл в атмосфере Титана был обнаружен жидкий метан, хотя его количество на поверхности оставалось неясным. Окончательно подтверждение наличия на Титане крупных углеводородных водоёмов было получено благодаря проекту «Кассини-Гюйгенс» . Хотя снимки, полученные при спуске зонда «Гюйгенс» , который сел вблизи экватора Титана, не обнаружили каких-либо значительных объёмов жидкости, рельеф поверхности явно свидетельствовал о воздействии жидкости. Первое свидетельство существования крупных водоёмов нашлось на инфракрасном снимке южного полюса, сделанном 6 июня 2005 года, на котором заметно большое тёмное пятно. Радарное зондирование поверхности спутника с борта станции Кассини, проведённое 22 июля 2006 года, выявило в северном полушарии большие области с резко очерченными границами, которые сильно поглощали радиоволны. Эти данные позволили учёным в январе 2007 года уверенно заявить о наличии на Титане метановых озёр.

Состав «вод» Предположительный молярный состав жидкости, наполняющей титанские водоёмы: жидкий этан: 76÷ 79 % жидкий пропан: 7÷ 8 % жидкий метан: 5÷ 10 % жидкий бутилен: 1 % жидкие аргон, азот, угарный газ, водород: менее 1 %. Также в жидкости растворены твёрдые вещества (в молярных долях): циановодород: 2÷ 3 % (насыщенный раствор) бутан: 1 % ацетилен: 1 % бензол, метилцианид, углекислый газ: менее 1 %

Поскольку смесь состоит из сжиженных газов с разной температурой кипения, то её состав меняется в зависимости от температуры: при нагревании уменьшается концентрация более летучих веществ (метан, азот) и увеличивается концентрация менее летучих (пропан, бутен). Поэтому состав жидкости на полюсах отличается от состава на более тёплом экваторе. Плотность смеси углеводородов в озёрах составляет примерно 516, 3 кг/м³. По оценкам учёных, количество углеводородов в озёрах Титана в сотни раз превышает их содержание в недрах Земли.

Карта северного полушария Титана

Titan, скрытый под завесой непроницаемой, некогда-то атмосферой, для космических кораблей, привлек внимание ученых на протяжении последних десятилетий. Теперь, "Кассини", и зонд "Гюйгенс", показывают скалистые поверхности, вырезанные из жидкого метана и метаном заполненные озера, как видно одно из них, на снимке, блестящее на солнце. Температура поверхности спутника (минус 290 F) близка к тройной точке метана, температура, при которой он может существовать в виде жидкости, твердого тела и газа. На Titan, метан ведет себя как вода на земле: Он испаряется в атмосферу, образует облака и дожди, проливающиеся на поверхность, прорезанные русла рек впадающие в озера.