И Земля, и Титан имеют атмосферу с преобладанием азота — более 95 процентов азота в случае Титана. Однако, в отличие от Земли, на Титане очень мало кислорода; остальная часть атмосферы состоит в основном из метана и незначительных количеств других газов, включая этан. А при низких температурах на большом расстоянии от Сатурна от Солнца метан и этан могут существовать на поверхности в жидкой форме.По этой причине ученые давно размышляли о возможном существовании углеводородных озер и морей на Титане, и данные миссии NASA / ESA Cassini-Huygens не разочаровывают.
С момента прибытия в систему Сатурна в 2004 году космический аппарат Кассини показал, что более 620 000 квадратных миль (1,6 миллиона квадратных километров) поверхности Титана — почти два процента от общей площади — покрыты жидкостью.Есть три больших моря, все они расположены недалеко от северного полюса Луны и окружены множеством более мелких озер в северном полушарии.
В южном полушарии было найдено только одно большое озеро.Точный состав этих жидких резервуаров оставался неуловимым до 2014 года, когда впервые был использован радиолокационный прибор Кассини, чтобы показать, что Лигейя-Маре, второе по величине море на Титане и по размеру подобное озеру Гурон и озеру Мичиган вместе взятым, богато метаном. Новое исследование, опубликованное в Journal of Geophysical Research: Planets, в котором радар использовался в другом режиме, независимо подтверждает этот результат.
«До Кассини мы ожидали обнаружить, что Ligeia Mare будет в основном состоять из этана, который в изобилии вырабатывается в атмосфере, когда солнечный свет расщепляет молекулы метана. Вместо этого это море преимущественно состоит из чистого метана», — сказала Алиса Ле Галл. , сотрудник радиолокационной группы Кассини из французской исследовательской лаборатории LATMOS, Париж, и ведущий автор нового исследования.Новое исследование основано на данных, собранных с помощью радара Кассини во время облетов Титана в период с 2007 по 2015 год.
По словам Ле Галля, ряд возможных объяснений может объяснить состав метана в море. "Либо Ligeia Mare пополняется за счет свежих осадков метана, либо что-то удаляет из него этан. Возможно, этан попадает в подводную кору или каким-то образом течет в соседнее море, Kraken Mare, но для этого потребуется дальнейшее изучение."В своих исследованиях ученые объединили несколько радиолокационных наблюдений тепла, испускаемого Лигейей Маре. Они также использовали данные эксперимента 2013 года, в котором радиосигналы отражались от Лигейи.
Результаты этого эксперимента были представлены в документе 2014 года, подготовленном сотрудником радиолокационной группы Марко Мастроджузеппе из Корнельского университета, Итака, Нью-Йорк, который также внес свой вклад в текущее исследование.Во время эксперимента 2013 года радар обнаружил эхо-сигналы от морского дна и сделал вывод о глубине Лигейя-Маре по маршруту Кассини над Лигейей-Маре — первое в истории обнаружение дна внеземного моря. Ученые были удивлены, обнаружив, что глубина моря достигает 525 футов (160 метров) в самой глубокой точке на трассе радара.
Ле Галл и ее коллеги использовали данные глубинного зондирования, чтобы разделить влияние жидкого моря и морского дна на наблюдаемую температуру моря, что позволило лучше понять их состав.«Мы обнаружили, что морское дно Ligeia Mare, вероятно, покрыто слоем ила, содержащего богатые органическими веществами соединения», — добавляет Ле Галл.В атмосфере Титана азот и метан реагируют с образованием самых различных органических материалов. Ученые считают, что самые тяжелые материалы падают на поверхность.
Ле Галль и его коллеги считают, что, когда эти соединения достигают моря, либо непосредственно падая с воздуха, либо через дождь, либо через реки Титана, некоторые из них растворяются в жидком метане. Нерастворимые соединения, такие как нитрилы и бензол, опускаются на морское дно.Исследование также показало, что береговая линия вокруг Лигейя-Маре может быть пористой и затопленной жидкими углеводородами. Данные охватывают период с зимы до весны, и ученые ожидали, что — как и побережье Земли — окружающие твердые ландшафты будут нагреваться быстрее, чем море.
Однако измерения Кассини не показали какой-либо значительной разницы между температурой моря и берега за этот период. Это говорит о том, что ландшафты, окружающие озера и моря, влажны от жидких углеводородов, что заставляет их нагреваться и охлаждаться так же, как и само море.
«То, что мы проводим внеземную океанографию на инопланетной луне, — это изумительный подвиг», — сказал Стив Уолл, заместитель руководителя группы радаров «Кассини» в Лаборатории реактивного движения НАСА в Пасадене, Калифорния. «Титан просто не перестанет удивлять нас».Миссия Кассини-Гюйгенс — это совместный проект НАСА, ЕКА (Европейское космическое агентство) и Итальянского космического агентства.
JPL, подразделение Калифорнийского технологического института в Пасадене, руководит миссией Управления научных миссий НАСА в Вашингтоне. Радар был построен JPL и Итальянским космическим агентством в сотрудничестве с членами команды из США и нескольких европейских стран.