Новая теория предполагает, что величественные дюнные поля Титана могли прийти из космоса. Исследователи всегда предполагали, что песок, составляющий дюны Титана, образовался локально в результате эрозии или конденсации атмосферных углеводородов. Но исследователи из Университета Колорадо хотят знать: могло ли оно возникнуть из-за комет?
Дюны Титана
Когда космический корабль «Кассини» прибыл на орбиту Сатурна, никто никогда не видел под густой вязкой атмосферой Титана. Поэтому, когда он сбросил спускаемый аппарат «Гюйгенс» и начал исследовать Титан с помощью радара, проникающего в облака, ученые были удивлены, узнав, что Титан очень похож на Землю. Здесь густая азотная атмосфера, дожди, реки, океаны и массивные дюнные поля. Но в отличие от дюн песчаных пустынь Земли в Намибии и южной Аравии, дюны Титана огромны и заполняют огромные поля, покрывающие более восьмой части поверхности гигантской луны. Эти дюны имеют высоту около 100 метров, ширину у основания от 1 до 2 км и могут простираться на сотни километров в длину.
Дюны на Земле состоят из песка, который разносится ветром и сваливается в сугробы. Отдельные частицы песка подталкиваются и раздуваются ветром с достаточной силой, чтобы заставить их подпрыгивать и разлетаться в процессе, называемом сальтацией. Если частицы не отскакивают, то они не могут скапливаться друг на друге, а если ветер способен полностью поднять их с земли, то они просто сдуваются. Сальтация зависит от размера и массы частиц песка и силы ветра, но также необходимо, чтобы частицы были сухими, чтобы они могли свободно перемещаться, не слипаясь друг с другом.
Геология Титана
Титан — второй по величине спутник во всей Солнечной системе, уступающий только Ганимеду, вращающемуся вокруг Юпитера. Это самый большой спутник Сатурна и очень старый. В отличие от большинства спутников Сатурна, которые были захвачены с течением времени, Титан образовался вместе с Сатурном миллиарды лет назад. Несмотря на то, что у нее так много общего с Землей, это совсем другое место. Здесь настолько холодно, что вместо воды дожди и реки состоят из жидких углеводородов, таких как метан. С другой стороны, вода замерзает в твердый лед; Камни на Титане состоят из водяного льда, а не из гранита и базальта, а эквиваленты лавы и магмы на Титане состоят из жидкой воды и аммиака.
Это означает, что песок на Титане не состоит из кремнезема, выветрившегося из более крупных пород, поскольку эти материалы не встречаются на поверхности. Одна из популярных теорий заключается в том, что вместо этого он мог быть сделан изо льда. Когда жидкий метан идет дождями и потоками, он может разрушить коренную породу, состоящую из водяного льда, измельчая куски вместе в песок из ледяных зерен. Альтернативная идея состоит в том, что частицы песка состоят из толинов. Они встречаются во всех холодных регионах Солнечной системы, где холодные углеводороды в кометах или во внешних атмосферах планет и лун реагируют с ультрафиолетовым светом Солнца, образуя сложные соединения. Толины, образовавшиеся в сухой атмосфере Титана, могли слипаться под действием статического электричества, образуя маленькие крупинки сажи, которые затем оседали на землю, образуя пыль и песок.
Какое отношение к этому имеют кометы?
В документе, представленном на Лунной и планетарной научной конференции (LPSC) в этом году, предлагается новая идея: что, если песок появился из комет? Кометы, как мы знаем, состоят из материалов, оставшихся со времен создания Солнечной системы. Большая часть первичного газа и пыли, выпавшая из древней туманности и образовавшая Солнечную систему, в конечном итоге оказалась бы на Солнце, а основная часть остатков образовала бы планеты. Но это все равно оставило бы много материала свободным, и часть его постепенно слилась бы в комки пыли и льда, которые мы видим сегодня как кометы. Когда кометы выходят на эллиптические орбиты и проходят через внутреннюю часть Солнечной системы, часть их льда нагревается и сублимируется в газ, который выбрасывается наружу, унося с собой пыль. Эта пыль рассеяна по всей Солнечной системе, концентрируясь вдоль орбит различных комет. Отдельные зерна часто сталкиваются с Землей, которую мы видим как метеоры, горящие высоко в нашей атмосфере. Недавние исследования ледяных полей Антарктики, где нет поверхностного песка, обнаружили множество таких частиц, переживших возвращение в атмосферу.
Но Земля — не единственное место, где могут оказаться эти зерна. По мнению исследователей, было время, когда очень много комет проходило вблизи Сатурна и его спутников. Они провели моделирование для изучения эволюции пояса Койпера, используя версию модели Ниццы. Модель Ниццы, названная в честь города, в котором она была впервые представлена, говорит о том, что Солнечная система изначально была устроена совсем не так, как сегодня. Со временем планеты мигрировали на свои нынешние места. В этот период Нептун прошел через пояс Койпера, выведя множество комет на новые орбиты. Многие из этих комет проходили вблизи Сатурна и его спутников, а некоторые даже сталкивались со спутниками. Исследователи предполагают, что большая часть песка, составляющего дюны Титана, может быть обломками всех этих комет.
Но так ли это? Эта идея соответствует тому, что мы знаем в настоящее время, и подтверждается компьютерным моделированием, как и другие теории. К счастью, НАСА недавно подтвердило, что миссия Dragonfly будет запущена в июле 2028 года. Dragonfly — это посадочный модуль, который отправится на Титан. Но в отличие от предыдущих миссий, эта представляет собой летающий дрон с 8 винтами. Как и марсоходы на Марсе, он сможет перемещаться в любые области, представляющие интерес для ученых, которые захотят изучить дальше. Когда он прибудет в 2034 году, он облетит десятки мест на поверхности Титана и должен раз и навсегда решить вопрос: действительно ли дюны Титана построены из кометной пыли?
