Главная Новости Реки, скалы и дюны: ученые представили новый взгляд на Титан

Новый взгляд на Титан: почти как Земля

Титан, окутанный золотистой дымкой газообразного азота, - мир загадок. От Кракен-Маре, огромного водоема метана глубиной более 300 метров до углеводородных песчаных дюн, вздымаемых ветрами и покрывающих более 13% поверхности планеты, пишет Альтернативная наука.

За дюнами находится странный ледяной объект, окутывающий почти половину гигантской луны Сатурна, имеющей плотную атмосферу.

Титан - это невероятная фабрика органических химических веществ, считает Ральф Лоренц из Аризонского университета, автор книги "Титан раскрыт".

"Понимание того, насколько далеко по цепочке сложности к жизни может продвинуться химия в такой среде, как Титан, будет важно для понимания происхождения жизни во всей Вселенной".

Три мозаики Титана были созданы на основе данных визуального и инфракрасного картографического спектрометра "Кассини", полученных во время последних пролетов около спутника Сатурна - 28 октября 2005 года (слева), 26 декабря 2005 года (в центре) и 15 января 2006 года (справа).

В новом исследовании, проведенном Стэнфордским университетом и опубликованном в Geophysical Research Letters ученые показали, как на Титане могли образоваться дюны, равнины и лабиринты.

Тайны формирования ландшафта Титана

Присутствие материалов, механические свойства которых значительно отличаются от свойств силикатных веществ, входящих в состав осадочных тел в нашей Солнечной системе, делает формирование ландшафта Титана загадочным.

Мы примерно понимаем геологию песчинок на основе углеводородов, которые появились благодаря частым ветрам и быстрым рекам. Однако открытым остается вопрос кристаллизации дюн, равнин и лабиринтов. Эту загадку попытались решить геолог Стэнфордского университета Матье Лапотр и его коллеги.

Титан - единственный объект в Солнечной системе, где наблюдается сезонный цикл переноса жидкости, подобный земному.

Новая модель, недавно опубликованная в журнале Geophysical Research Letters, показывает, как этот сезонный цикл управляет движением зерен по поверхности луны.

"Наша модель добавляет объединяющую основу, которая позволяет понять, как все эти осадочные среды работают вместе", - говорит Лапотр, доцент геологических наук в Стэнфордской школе наук о Земле.

Картографические снимки Титана, сделанные аппаратом Кассини

"Если мы поймем, как различные части головоломки сочетаются друг с другом и какова их механика, тогда мы сможем использовать формы рельефа, оставленные осадочными процессами и как-то описать климат или геологическую историю Титана, а также разобраться, как они могут повлиять на перспективы жизни на Титане".

Одна из самых больших загадок

Чтобы построить модель, которая могла бы имитировать формирование различных ландшафтов Титана, Лапотр намерен решить одну из самых больших загадок, связанных с осадочными породами на планете: как основные органические соединения трансформируются в зерна, которые образуют четкие структуры, а не просто изнашиваются и разлетаются в пыль?

На Земле силикатные породы и минералы со временем выветриваются на поверхности и превращаются в зерна осадочных пород, затем перемещаются ветрами и водными потоками. Под воздействием давления, а иногда и тепла они снова превращаются в породы. Процесс запускается снова, на протяжении длительного геологического времени.

Осадки твердых органических соединений

На Титане, по мнению исследователей, аналогичные процессы сформировали дюны, равнины и лабиринты, видимые из космоса.

Но в отличие от Земли, Марса и Венеры, где преобладающим геологическим материалом являются силикаты, осадки Титана состоят из твердых органических соединений. Ученые пока не знают, как эти органические соединения могут превратиться в зерна осадочных пород, которые переносятся по ландшафтам и сколько нужно времени для их трансформации.

"Когда ветры переносят зерна, они сталкиваются друг с другом и с поверхностью. Эти столкновения имеют тенденцию к уменьшению размера зерен. Там не хватало механизма роста, который мог бы позволить песчинкам сохранять стабильный размер в течение долгого времени", - поясняет Лапотр.

Аналог инопланетной Земли

Исследовательская группа нашла ответ, изучив земные отложения, ооиды, которые представляют собой небольшие сферические зерна, чаще всего встречающиеся в мелких тропических морях, например, в районе Багамских островов. Ооиды образуются, когда карбонат кальция вытягивается из толщи воды и прикрепляется слоями вокруг твердых зерен, например, кварца.

Уникальность ооидов заключается в том, что они образуются путем выпадения химических осадков, что позволяет им расти, в то время как одновременный процесс эрозии замедляет рост, поскольку зерна разбиваются друг о друга волнами и штормами.

Титан без облаков

Два конкурирующих механизма со временем уравновешивают друг друга, образуя зерна постоянного размера - процесс, который, как предполагают исследователи, может происходить и на Титане.

“Мы смогли разрешить парадокс, почему песчаные дюны на Титане могли существовать так долго, несмотря на то, что материалы очень слабые, - надеется Лапотр. - Мы предположили, что спекание - при котором зерна сплавляются в один кусок - уравновешивает абразивный износ, когда ветры переносят зерна".

Глобальные ландшафты

Вооружившись гипотезой образования осадочных пород, Лапотр и соавторы исследования использовали существующие данные о климате Титана и направлении переноса осадочных пород для объяснения различных параллельных полос геологических образований: дюн в районе экватора, равнин в средних широтах и лабиринтов в районе полюсов.

Мелкозернистые пески - ключевой компонент

Моделирование атмосферы и данные миссии "Кассини" показывают, что вблизи экватора часто дуют ветры. Идея о том, что в этом районе образуются мелкие песчинки - важнейший компонент дюн.

 

Авторы исследования предсказывают затишье в переносе осадочных пород в средних широтах: здесь преобладает спекание, а потому создаются более крупные зерна, которые в конечном итоге превратятся в коренные породы, из которых состоят равнины Титана.

Стереографическая проекция изображения поверхности Титана от зонда Huygens

Песчинки также необходимы для формирования лабиринтов лунных рельефов. Исследователи считают, что отчетливые скалы похожи на известняковые карсты, но на Титане они представляют собой обвалы из растворенных органических песчаников.

Речные потоки и ливни гораздо чаще происходят вблизи полюсов, поэтому отложения переносятся в первую очередь реками , а потом и ветрами.

Аналогичный процесс спекания и истирания обеспечивает локальное снабжение крупными песчинками, из которых вырастают лабиринты.

Активный осадочный цикл

"Мы показываем, что на Титане - как и на Земле, и как раньше было на Марсе - существует активный цикл осадконакопления, который может объяснить широтное распределение ландшафтов, обусловленное сезонами на Титане, - говорит ученый. - Очень увлекательно думать, что существует альтернативный мир, расположенный так далеко, где все так отличается, но в то же время так похоже".

"Считается, что атмосфера Титана благоприятствует пребиотической химии, которая могла привести к возникновению жизни на Земле", - заявил Лапотр изданию The Daily Galaxy.

Приближение к Титану, крупнейшему спутнику Сатурна

"Современные ландшафты Титана в значительной степени аналогичны земным: озера, реки и поля песчаных дюн.

В нашем исследовании мы предложили объединяющую гипотезу, объясняющую, как глобальный цикл осадконакопления, обусловленный климатом Титана, может породить наблюдаемое распределение ландшафтов Титана.

Такие модели, в свою очередь, позволят нам расшифровать любые осадочные записи, когда мы на месте сможем исследовать луну Сатурна.

Осадочные породы представляют собой первостепенную цель для лучшего понимания прошлых условий окружающей среды, а значит, и истории поверхности и атмосферы Титана".