Титан — замечательный объект Солнечной системы. Как Земля и Венера, и в отличие от любой другой Луны, у нее каменистая поверхность и плотная атмосфера.
Это единственный объект в Солнечной системе, кроме Земли, с реками, дождями и морями. Это больше, чем планета Меркурий.
Благодаря этим уникальным особенностям Титан был изучен больше, чем любая луна, кроме Земли, включая многочисленные пролеты зонда Кассини, а также спускаемого аппарата Гюйгенса, который приземлился в 2004 году. На борту Кассини находится инструмент, частично разработанный в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе. , плазменный спектрометр Cassini (CAPS), который использовался в этом исследовании.«Атмосфера Титана состоит в основном из азота и метана, а давление на его поверхности на 50% выше, чем на Земле», — сказал Эндрю Коутс (Лаборатория космических исследований Калифорнийского университета в Малларде), руководивший исследованием. «Данные CAPS доказали несколько лет назад, что верхние слои атмосферы Титана теряют около семи тонн углеводородов и нитрилов каждый день, но не объяснили, почему это происходит.
Наше новое исследование предоставляет доказательства того, почему это происходит».Углеводороды — это категория молекул, которая включает метан, а также другие известные вещества, включая бензин, природный газ и битум.
Нитрилы — это молекулы с прочно связанными друг с другом азотом и углеродом.Новое исследование, опубликованное сегодня в журнале Geophysical Research Letters, объясняет, что эти потери в атмосфере вызваны полярным ветром, питаемым взаимодействием между солнечным светом, солнечным магнитным полем и молекулами, присутствующими в верхних слоях атмосферы.«Хотя Титан в десять раз дальше от Солнца, чем Земля, его верхние слои атмосферы все еще залиты светом», — говорит Коутс. «Когда свет попадает на молекулы в ионосфере Титана, он выбрасывает отрицательно заряженные электроны из молекул углеводорода и нитрила, оставляя за собой положительно заряженную частицу.
Эти электроны, известные как фотоэлектроны, имеют очень специфическую энергию 24,1 электронвольта, что означает, что они могут могут быть отслежены прибором CAPS и легко отличимы от других электронов, поскольку они распространяются через окружающее магнитное поле ".Как и Земля, Титан не имеет собственного магнитного поля, но окружен быстро вращающимся магнитным полем Сатурна, которое образует кометоподобный хвост вокруг Луны. В 23 пролетах, которые прошли через ионосферу Титана или его магнитный хвост, CAPS обнаружила измеримые количества этих фотоэлектронов на расстоянии до 6,8 радиуса Титана от Луны, потому что они могут легко перемещаться вдоль силовых линий магнитного поля.Команда обнаружила, что эти отрицательно заряженные фотоэлектроны, распространяющиеся по ионосфере и хвосту Титана, создают электрическое поле.
Электрическое поле, в свою очередь, достаточно сильное, чтобы вытягивать положительно заряженные частицы углеводорода и нитрила из атмосферы по всей освещенной солнцем части атмосферы, создавая широко распространенный «полярный ветер», который там наблюдали ученые.Раньше это явление наблюдалось только на Земле, в полярных регионах, где магнитное поле Земли открыто. Поскольку у Титана отсутствует собственное магнитное поле, то же самое может происходить в более широких регионах, а не только около полюсов. Столь же широко распространенный «полярный ветер» существует как на Марсе, так и на Венере — двух планетах Солнечной системы, которые больше всего похожи на Землю.
Это еще одно свидетельство того, что Титан, несмотря на его расположение на орбите вокруг газового гиганта во внешней Солнечной системе, является одним из наиболее похожих на Землю объектов, когда-либо изученных.