Вокруг Света - Журнал «Вокруг Света» №11 за 2008 год

Однако химический состав других элементов природы Титана резко отличается от их земных аналогов. Атмосферные осадки на Титане состоят не из воды, а из органики, как, впрочем, и песок. Вулканическая лава — это не нагретый до температуры плавления камень, как на Земле, а желеобразная водно-аммиачная смесь, не застывающая и при –100 °C. Роль каменных горных пород отведена водному льду, а роль воды выполняет жидкий метан. Поэтому на Титане текут метановые реки в ледяных берегах.

Неподалеку от места посадки «Гюйгенса» находится светлая возвышенность — своего рода материк, прорезанный разветвленными речными долинами, сбегающими к темной низменности. Слева и справа к крупным руслам подходят основные притоки, а к ним в свою очередь — более мелкие. Подобные структуры развиваются там, где по склонам, собираясь в потоки, стекают атмосферные осадки. Эти речные бассейны можно было бы назвать водосборными, если бы не сильнейший мороз, который исключает возможность существования жидкой воды на поверхности Титана.

Происходящий на спутнике Сатурна круговорот метана аналогичен круговороту воды на Земле. Из недр газообразный метан попадает в атмосферу при вулканических и тектонических процессах. Затем он частично превращается в другие углеводородные соединения под воздействием солнечных лучей, а частично конденсируется в облака, из которых капельки жидкого метана выпадают мелким дождем на поверхность. Стекая в низменные регионы, метан образует озера и моря. С поверхности этих резервуаров он вновь испаряется, поступая в атмосферу и участвуя в дальнейшем круговороте.

По диаметру (5150 километров) Титан значительно, в 2,5 раза, меньше Земли, однако он превосходит ее по мощности атмосферы. Давление у поверхности Титана в полтора раза выше, а сам «воздух» — вдвое плотнее, чем на Земле. При небольшой силе тяжести — она на Титане в семь раз меньше земной — человек смог бы там летать, прикрепив к рукам крылья — плотный газ выдержал бы легкого воздухоплавателя. Произойди это сегодня или в ближайшие несколько лет — крылатый путешественник увидел бы, что речные русла в экваториальной зоне, близ места посадки «Гюйгенса», не заполнены жидкостью. Возможно, потоки были здесь в геологическом прошлом, либо это сезонные русла, наполняющиеся лишь в определенный период года, когда выпадают осадки, а в настоящее время там как раз сухой сезон.

Чтобы выбрать между этими гипотезами, нужно было получить надежные признаки присутствия жидкости на поверхности Титана. Казалось бы, для этого достаточно «поймать» со станции «Кассини» солнечный блик на зеркальной глади озер. Но сделать это оказалось совсем непросто. Атмосферная дымка препятствует наблюдениям в видимой области спектра, а снимки в инфракрасном диапазоне недостаточно детальны. К тому же очень трудно снять с быстро движущегося спутника нужные участки местности под строго определенным углом. Прошло полтора года после посадки «Гюйгенса», прежде чем сезонная гипотеза стала получать подтверждения благодаря радиолокационной съемке района вокруг северного полюса Титана.

Черные озера расплавленной серы на поверхности Ио. Внизу: активный вулкан на Ио с растекающимися от кратера потоками жидкой серы. Фото: NASA (вверху), SPL/EAST NEWS (внизу)

Мир огненной жидкости

В списке небесных тел, на которых найдена жидкость, вторым после Земли стал спутник Юпитера Ио. Но жидкость эта оказалась расплавленной серой, которую впору причислить к огню, а не к воде. На Ио активно действуют вулканы, выбрасывая сернистый газ и изливая потоки желто-оранжевой лавы, насыщенной серой, а по всей поверхности разбросаны десятки кратеров, заполненных огнедышащими озерами жидкой серы, нагретой до нескольких сотен градусов. В некоторых из них температура достигает 1100 °С, что указывает на расплавы обычных горных пород с примесью серы. Этот мир «огненной жидкости» был обнаружен в начале 1980-х годов при исследованиях с автоматических станций «Вояджер». Несмотря на скромные размеры спутника Ио, диаметр которого примерно как у Луны, на нем находится крупнейший в Солнечной системе активный поток лавы, протянувшийся на 500 километров от вулкана Амирани, — в 50 раз длиннее самого большого лавового потока на Земле. Своей длиной он может быть обязан хорошей текучести обогащенного серой материала. Ио — один из четырех больших спутников Юпитера, открытых в 1610 году итальянским астрономом Галилео Галилеем. Он назвал их Звезды Медичи, сделав подарок герцогу Тосканскому Козимо II Медичи, за что вскоре получил желаемую должность придворного математика во Флоренции. Правда, эти названия не прижились, так же как и Звезды Людовика.

Озерный край Титана

Самые впечатляющие находки, сделанные в последнее время на Титане, — это многочисленные озера. Всего их обнаружено около 400. Некоторые площадью меньше квадратного километра, другие столь велики, что их назвали морями. Крупнейшее среди них — Море Кракен, получившее имя гигантского морского чудища из норвежских мифов, — достигает в поперечнике 1200 километров, что сравнимо с размерами Черного моря на Земле. Его площадь составляет около 400 000 км2 — чуть больше Каспия. На радарных снимках озера и моря имеют вид очень темных участков с гладкой поверхностью. Темнота свидетельствует о том, что вещество, слагающее эти участки, хорошо поглощает радиоволны, почти не давая отражения. Подобные параметры характерны для жидкостей, но для доказательства ее присутствия этого еще недостаточно. О том, что эти темные пятна действительно заполнены жидкостью, бесспорно свидетельствовали очертания береговой линии, типичные для водоемов: заливы, проливы, наличие светлых островов с изрезанным рельефом. Близ берегов эти участки светлее, очевидно, там «мелководье», а в центральных частях, где изображение совершенно черное, глубина должна, по расчетам, достигать нескольких десятков метров. Извилистая форма рек, впадающих в моря, также указывала на то, что это следы потоков жидкости. Однако оставался неразрешенным вопрос о том, являются ли эти темные участки жидкими до сих пор или они давно уже замерзли.

Углеводородные озера в северной полярной области Титана. Внизу: длинные черные дюны, разделенные трехкилометровыми интервалами, огибают светлые участки, по-видимому, возвышенности. Радарные изображения с борта «Кассини». Фото: SPL/EAST NEWS

Ответ, расставивший все по местам, был получен летом 2008 года после длившейся полгода обработки данных, собранных инфракрасным спектрометром станции «Кассини». Этот прибор позволяет с большого расстояния определять химический состав участков поверхности по поглощению и отражению ими солнечного света в разных участках спектра. В одном из озер отчетливо выявлено наличие жидкого этана — углеводородного соединения, которое наряду с метаном и растворенным в нем азотом заполняет «водоемы» на Титане. По расчетам, этан составляет около 10% объема жидкости. Основной же компонент озер и морей — метан — идентифицировать дистанционным зондированием затруднительно: непреодолимые помехи создает постоянная метановая дымка в атмосфере.