През 2014 г. мисията Касини-Хюйгенс откри ярки петна в моретата и езерата на спътника на Сатурн Титан, които се преместваха с времето. Дълго време учените не можеха да разберат какво е това странно явление. Изглежда, че сега е намерено обяснение: това са големи айсберги, макар и не от воден лед.
Повърхността на Титан, както си я представя художник. Сатурн на заден план. Титан е с мъглива атмосфера, тъмни дюни и огледално гладки езера и морета, които приличат на земните. На тези басейни са от течни въглеводороди, а нови изследвания предполагат, че странните острови може да са от плаващи органични твърди частици. Кредит: NASA/JPL Wikimedia Commons
Титан е втората по големина луна в Слънчевата система, с диаметър от около 5150 километра, повърхност, по-голяма от Евразия и Африка взети заедно. Тя се върти около Сатурн, което означава, че е толкова далеч от Слънцето, заради което получава сто пъти по-малко слънчева енергия на единица площ от Земята. Следователно температурата на повърхността му е почти минус 180 градуса. Повърхността му е покрита с тъмни дюни от органичен материал, включително нафталин.
На спътника на Сатурн има много реки, езера и морета. Но те не са пълни с вода, а с течен етан, пропан и метан. Общият обем на въглеводородите в тези морета е няколко пъти по-голям от всички известни техни запаси на Земята
Изучаването на Титан е изключително трудно, тъй като неговата предимно азотна атмосфера е четири пъти по-плътна от земната (повърхностното налягане е един път и половина по-високо от земното). В такава плътна и студена атмосфера постоянно цари гъста мъгла и облаци. През тях е много трудно да се наблюдава във видимия и редица други спектри светлина. През 2005 г. спускаемият модул Хюйгенс направи първото и засега единствено меко кацане там отвъд орбитата на Марс, което значително увеличава познанията ни за Титан, но много неща остават неясни.
Още по-странни са появилите се в радарните изображения от космическият кораб "Касини" движещи се ярки петна по повърхността на моретата, които могат да се задържат от няколко часа до няколко седмици или повече. Това вероятно е плаващ лед, но какъв?
Обобщение на съдбата на простите и сложни органични вещества на повърхността на Титан Кредит: фоново AI изображение, генерирано от X. Yu с помощта на Midjourney.
Учените за пръв път забелязват тези ефимерни "магически острови" през 2014 г. с мисията Касини-Хюйгенс и оттогава се опитват да разберат какво представляват. Предишни проучвания предполагаха, че може да са фантомни острови, причинени от вълни, или истински острови, направени от плаващи твърди частици или мехурчета от азотен газ.
Синтин Ю (Xinting Yu), планетарен учен и водещ автор на новото изследване, по-детайлно разглежда връзката между атмосферата на Титан, течните езера и твърдите материали, отложени на повърхността на луната, и се надява да разкрие причината за тези мистериозни острови.
"Вълшебните острови", плаващи на повърхността, са като пемзата, която може да плава във водата тук на Земята, преди накрая да потъне“, отбелязва Ю.
Един странен свят от органични молекули
Горната атмосфера на Титан е наситена с различни органични молекули. Ю и нейният екип отбелязват, че в атмосферата на Титан неизбежно трябва да се образуват молекулиы значително по-тежки от азота и метана - двата основни газа в местната газова обвивка. Това означава, че молекулите могат да се слепят заедно, да замръзнат, подобно на снега на Земята, и да паднат върху повърхността на Титан - включително върху неговите зловещо гладки реки и езера от течен метан и етан, с вълни с височина само няколко милиметра. Само че местният сняг ще се състои предимно от нитрили (съединения на въглерода, водорода и азота), въглеводороди с тройна връзка и бензоли.
Ю и нейният екип изследват съдбата на тези органични струпвания материал, когато достигнат на въглеводородните езера на Титан - дали ще потънат или ще изплуват?
За да намери отговора, екипът първо проучва дали тези органични твърди частици просто биха се разтворили в метановите езера на Луната. Тъй като езерата вече са наситени с органични частици, екипът установи, че падащите твърди частици няма да се разтворят, когато достигнат течността.
"За да можем да забележим вълшебните острови, те не могат само за секунда да се задържат и след това да потънат“, обяснява Ю. "Те трябва да плават за известно време, но не и завинаги."
Радарът пробива дебелия воал от смог на Титан, разкривайки езера и голямо море в района на северния полюс на луната, заснети от космическия кораб "Касини". Преходни ярки петна, "вълшебни острови", са наблюдавани да се появяват и изчезват на Ligeia Mare. Кредит: в центъра NASA/JPL-Caltech/ASI/USGS; ляво и дясно, NASA/ T. Cornet, ESA
Езерата и моретата на Титан са предимно метан и етан, като и двата имат ниско повърхностно напрежение, което затруднява плаването на твърдите вещества. Моделите предполагат, че повечето от замразените твърди вещества са твърде плътни и повърхностното напрежение е твърде ниско, за да създадат вълшебните острови на Титан, освен ако айсбергите не са порести като швейцарско сирене.
След изчисления изследователите установяват, че такъв сняг, състоящ се от циановодород, в крайна сметка може да образува лед с висока порьозност - до 25-60 процента от обема. Такъв лед ще може да плава в море, богато на етан. Авторите на работата стигат до извода, че лед с алтернативен състав би имал значителни проблеми с дългосрочната плаваемост в моретата на Титан.
В същото време такъв порест лед е малко вероятно да се образува директно от въглеводородни "снежинки", падащи в морета и езера. Те трябва да са твърде малки, за да плуват достатъчно дълго, без да се удавят. По-вероятно е такъв "сняг" да падне на бреговете на моретата на Титан и да успее да образува по-големи струпвания там, а след това вълните да отнесат образувалия се рохкав лед, отчупвайки големи парчета от него, както се случва с айсбергите в моретата на Земята.
Подобен сценарий може да обясни друга необичайна характеристика на моретата и езерата на спътника на Сатурн: липсата на големи вълни върху тях. В зона, наситена с плаващ лед, образуването и стабилното съществуване на големи вълни е сериозно затруднено.
По този начин резултатите от това изследване биха могли да обяснят две от загадките на Титан.
Такива изследвания имат не само теоретичното значение. Титан е едно от най-интересните места в Слънчевата система за космически изследвания. И не става дума само за неговите екзотични въглеводородни морета, но и за това, което се намира под тях. В дълбините на тази луна лежат големи подповърхностни водни океани. В бъдещеще бъдат проучвани зая наличието на живот. Но мисиите, необходими за това, изискват сложно оборудване. През 2005 г. Хюйгенс кацна на повърхността на Титан, която изглеждаше твърда, когато се планираше мисията, но на практика се оказа подобна на блато. Подобряването на нашето разбиране за състава на повърхността на Титан е от съществено значение за успеха на бъдещите кацания там.
Справка: The Fate of Simple Organics on Titan's Surface: A Theoretical Perspective; Xinting Yu, Yue Yu, Julia Garver, Xi Zhang, Patricia McGuiggan
Geophysical Research Letters; First published: 04 January 2024 https://doi.org/10.1029/2023GL106156
Източник: Titan’s “Magic Islands” Are Likely Honeycombed Hydrocarbon Icebergs, Astrobiology
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари