Ученые находили несколько возможных объяснений временных особенностей, обнаруженных на самой большой луне Сатурна. Но новое исследование указывает на теорию, которая может оказаться наиболее вероятной причиной: моря Титана пузырятся азотом.
Еще в 2013 году на снимках, сделанных радарным аппаратом миссии Кассини, неожиданно показалась яркая загадочная особенность луны. Странная аномалия, не наблюдавшаяся в предыдущих изображениях, необъяснимо возникла в море Лигеи – второе по величине, расположенное возле северного полюса.
Во время последующего пролета через несколько дней особенность, неформально окрещенная «волшебным островом», исчезла. И затем в следующем году были обнаружены две аналогичные аномалии.
Ученые предлагали несколько объяснений происходящего, но новые данные указывают на теорию, которая может оказаться наиболее вероятной причиной: моря Титана пузырятся азотом, создавая островкоподобные формирования.
Море замороженной Луны не состоит из воды. Титан настолько холодный (-290 °F или -179 °C), что может содержать только моря жидких углеводородов, таких как метан и этан. Объединенные миссии Кассини и Гюйгенса определили, что именно холодный жидкий метановый дождь, падающий с неба, накапливается в реках, озерах и морях.
Но как вдруг в такой среде могут формироваться «острова»? Недавний эксперимент ученых Лаборатории реактивного движения смоделировал условия на Титане. Он показал, что даже незначительные трансформации в температуре, давлении воздуха или составе могут привести к быстрому выделению азота из раствора, напоминая пузырящийся фонтан, возникающий, когда открывают бутылку шампанского или банку колы.
«Когда богатые на метан жидкости смешиваются с сильным этановым дождем, или, когда стоки метановых рек сталкиваются с этановым озером, у азота меньше шансов остаться в растворе», – сказал Майкл Маласка из JPL, стоящий во главе.
«Главная идея заключается в том, что множество пузырьков (или другие явления) давали бы сигнал того же типа, что и твердая земля», – добавил Маласка. – «Радар будет отражаться от пузырьков и отображать аналогичную подпись».
Исследование показало, что заметное количество азота может выделяться при смешивании углеводородов, а также при изменении температуры. Воздух (экссолюция – разделение), вызываемый пузырьками, мог создать достаточно большие особенности, которые попали под прицел инструментов Кассини.
«Значительные объемы газообразного азота будут высвобождаться из озерных жидкостей Титана при нагревании и также поглощаться при охлаждении», – написала команда в своей статье, опубликованной в журнале Icarus. – «Плотность озерных жидкостей будет зависеть от растворения азота. Также модель показывает, что смешивание двух криогенных флюидов различного состава может привести к выделению большого количества газообразного азота, что имеет значение для озерных флюидов, образований пузырьков и геологических явлений».
«Изучив растворимость азота, мы убедились, что пузыри действительно могут образоваться в морях, и способны быть более многочисленными, чем мы ожидали», – говорит Джейсон Хофгартнер из JPL – со-исследователь из радиолокационной команды Кассини и соавтор исследования.
В НАСА отметили, что такая газированная жидкость может также создать проблемы для любых потенциальных будущих полетов на Титан, особенно для космических кораблей, которые могли бы плавать или проплывать по морям Титана. Чрезмерное тепло, выделяемое аппаратом, может запустить процесс формирования пузырьков вокруг его деталей. Например, это может коснуться пропеллеров, используемых для движения, что затрудняет управление или поддержание стабильности зонда.
Миссия Кассини завершится в сентябре. Когда зонд приблизился к Сатурну, команда получила потрясающие виды лун и колец планеты. Более близкая орбита также позволяет проводить больше исследований Титана, и получить новые снимки особенностей луны.
Некоторые озера на Титане такие же большие, как Великие озера в США или Каспийском море, располагающееся между Европой и Азией. Кассини даже поймал солнечный свет, вспыхивающий с одного из озер, с намеками на волны в других озерах.
Кассини совершит свой последний близкий пролет к Титану (127-й маневр) 22 апреля. Космический корабль в последний раз проведет радарным лучом над северными морями Титана. Команда спланировала предстоящее наблюдение, так что, если на этот раз обнаружатся волшебные островные особенности, их яркость может быть полезна для определения пузырьков, волн и плавающих или статичных твердых тел.
Кассини начинает заключительную серию из 22 погружений сквозь зазор между Сатурном и внутренними кольцами – Грандиозный Финал Кассини.
15-летняя миссия завершится пробным погружением в атмосферу Сатурна 15 сентября.