Морось на Титане может длиться целый день

Из всех тел Солнечной системы, похоже, лишь на двух есть полноценный круговорот жидкостей. Одно из них -- Земля, и с круговоротом воды в ее природе мы знакомы с уроков природоведения в младшей школе. Второе -- это крупнейший спутник Сатурна Титан, только круг на нем хороводит не вода, а углеводороды – метан и, возможно, этан.

Наличие углеводородного цикла ученые впервые заподозрили еще в начале 1980-х годов, когда космический аппарат Voyager 1, пролетая мимо системы Сатурна, заметил метан в инфракрасном спектре спутника.

Круговорот метана в природе

Условия здесь вполне подходящие. Титан -- очень крупный спутник, помести его во внутренние области Солнечной системы -- и он вполне сойдет за нормальную планету. А типичные температуры на таком далеком расстоянии от Солнца (около -180°С) как раз подходят для того, чтоб испарять и снова конденсировать метан при слегка меняющемся в течение титановых суток и года солнечном освещении.

Низкая температура и мощная сила тяжести дает Титану плотную атмосферу, в которой метан даже может существовать в жидком виде (без ее давления он бы испарялся из твердой фазы напрямую в газ, и так же без промежуточных остановок превращался бы обратно – из газа в метановый лед).

Прибытие космического аппарата Cassini в систему Сатурна лишь еще более уверило ученых в наличии метанового круговорота. Куда более чувствительная, чем у Voyager1, аппаратура Cassini смогла разглядеть сложную систему облаков на высотах в 10-30 км над поверхностью Титана. А зонд Huygens, спускаясь в атмосфере спутника, сфотографировал множество темных структур, невероятно похожих на озера и стремящиеся к ним ручьи.

С утра заморосило

Однако прямых подтверждений гидрологической активности, тем не менее, не было. Поэтому все очень обрадовались, когда в октябре 2007 года Мате Адамкович опубликовал в Science статью с доказательствами, что какая-то метановая морось -- то ли дождь, то ли снег, то ли что-то промежуточное -- над Титаном все-таки осыпается.

Как показали наблюдения на 8-метровом Очень большом телескопе VLT (Very Large Telescope) в Чили и 10-метровом телескопе имени Кека на Гавайях, с утренней стороны терминатора -- линии, разделяющей день и ночь, -- тропосфера Титана существенно менее прозрачна, притом ровно таким образом, как предсказывает теория метановых осадков. Иначе говоря, по утрам над поверхностью Титана моросит не то дождь, не то снег.

Исследование Адамковича, широко освещенное в популярной прессе, убедило не всех. Примерно через полгода после работы Адамковича и его коллег вышла статья, в которой корейский астроном Ким Санджун и его коллеги показали, что «дополнительная непрозрачность» подозрительно четко следует за темными областями на поверхности спутника. Проще говоря, по мнению Кима, Адамкович принял темные детали поверхности за изливающиеся метановые тучи. Работа корейца широкого публичного освещения не получила, а вот профессионалы посчитали ее практически опровержением результатов Адамковича.

Осадки в сладком Ксанаду

В новой статье, принятой к публикации в Planetary and Space Science, Адамкович наносит «ответный удар». Ученые провели новые наблюдения Титана с помощью панорамного спектрографа телескопа VLT и дополнили их данными, полученными аппаратом Cassini в ходе его десятого пролета мимо Титана еще в 2006 году. Далее астрономы попробовали подогнать модель, основанную на подозрениях Кима, под полученные данные.

Как выяснилось, объяснить вариации непрозрачности одними лишь свойствами поверхности не получится -- для этого нужно, чтобы она слишком быстро меняла свои свойства в зависимости от времени суток. А вот «осадочная», тропосферная модель превосходно объясняет поведение непрозрачности во всех спектральных каналах.

Более того, самые мощные признаки осадков наблюдаются в направлении как раз не темных «морей» на поверхности Титана, а яркого «материка» Ксанаду. По-видимому, он покрыт льдом, а следы ручьев и рек на нем, зафиксированные миссией Cassini, доказывают, что какие-то осадки здесь выпадают -- или, по крайней мере, выпадали в прошлом. Авторы новой работы показывают, что осадки над Ксанаду постоянно появляются и сегодня.

Адамкович, впрочем, не может ответить на вопрос, капельки это или льдинки; не исключено даже, что речь идет о метановой оболочке на аэрозольных частицах. Непонятно также, долетают ли частицы этой мороси до поверхности, хотя последние численные расчеты показывают, что они не успеют испариться за время падения. Зато ученый четко показал, что моросит на Титане не только с утра -- ровно такой же сигнал ученые различили и в послеполуденной части Ксанаду.