Астрономы раскрыли новые детали об атмосфере Титана
Ученые впервые обнаружили конвективные метановые облака в северном полушарии Титана — крупнейшего спутника Сатурна. Они поднимались в более высокие слои атмосферы, подобно земным конвективным ячейкам. Наблюдения раскрывают новые детали сложной климатической системы небесного тела.
Открытие сделала международная группа астрономов под руководством Конора Никсона из Центра космических полетов NASA им. Годдарда. Наблюдения проводились в ноябре 2022 года и июле 2023 года с помощью обсерватории Кека (Гавайи, США) и космического телескопа «Джеймс Уэбб». Исследователи отследили эволюцию и изменения облаков вблизи северного полюса Титана в течение нескольких дней. Наблюдения особенно ценны, поскольку проводились в регионе, где космический аппарат «Кассини» ранее обнаружил крупные метановые моря и озера.
На Земле самый нижний слой атмосферы (тропосфера) простирается на высоту около 12 км. Однако на Титане, где гравитация ниже, эта прослойка достигает 45 км. Метан на спутнике Сатурна играет ту же роль, что и вода на нашей планете. Он испаряется с поверхности и поднимается в атмосферу, где происходит конденсация и образуются метановые облака. Иногда он выпадает в виде холодного маслянистого дождя на твердую поверхность.
«Титан — единственное другое место в нашей Солнечной системе, где погода похожа на земную, в том смысле, что на его поверхности есть облака и выпадают осадки», — отмечают авторы исследования. Полученные данные позволяют лучше понять климатические особенности Титана — как облака влияют на выпадение осадков и каким образом восполняются запасы метана, испаряющегося из озер.
Ученые смогли отследить вертикальное движение облаков в атмосфере далекого небесного тела. Используя инфракрасные фильтры камеры NIRC2 обсерватории Кека, они установили, что облака постепенно поднимались в более высокие слои атмосферы, аналогично атмосферным конвективным ячейкам на Земле.
Ранее конвекция облаков наблюдалась только в южных широтах. Теперь же явление впервые было замечено в северном полушарии. Это важно, поскольку именно там расположено большинство озер и морей крупнейшего спутника Сатурна, а их испарение является основным потенциальным источником метана на небесном теле.
Исследование также проливает свет на химические процессы в атмосфере Титана. Данные телескопа «Уэбб» позволили впервые обнаружить метильный радикал CH3 — молекулу, которая образуется при расщеплении метана солнечным светом или энергичными электронами из магнитосферы Сатурна. Он способен соединяться с другими молекулами или сам с собой, образуя вещества, подобные этану (C2H6). Образованные молекулы конденсируются и выпадают на поверхность в виде дождя, образуя озера и моря на Титане. Проведенные наблюдения позволили ученым наблюдать химические реакции в реальном времени, а не только анализировать исходные вещества и конечные продукты, объяснили авторы работы.
Долгосрочные последствия этих процессов могут быть ключевыми для Титана. Исследователи отмечают, что метан в атмосфере спутника постепенно распадается. Часть образующихся веществ оседает на поверхности, в то время как часть водорода улетучивается в космос. Если не существует внутреннего источника для пополнения запасов метана, его запасы со временем будут истощаться. То же самое произошло на Марсе, где молекулы воды распались, и образовавшийся водород улетучился за пределы атмосферы. В результате Красная планета стала такой, какой мы ее знаем сегодня — сухой и пустынной. Ученые намерены продолжить наблюдения в ближайшие месяцы и годы, чтобы отследить долгосрочные изменения в климате спутника Сатурна.
В 2028 году к Титану отправится аппарат NASA Dragonfly («Стрекоза»). Винтокрылый летательный аппарат совершит посадку на спутник Сатурна, после чего сможет совершать полеты, изучая атмосферу небесного тела. Он сможет передвигаться со скоростью до 36 км/ч и подниматься на высоту до 4 км. Основная его цель — искать признаки микробной жизни. Для этого ему придется собирать образцы и определять состав поверхности в различных геологических условиях.
Самое популярное
