Ключевой элемент обеспечения устойчивости атмосферы на Титане
У Титана, одной из крупнейших лун Сатурна, много загадок. Но одной из самых таинственных считается дымка, которая препятствует потере тепла от солнечного излучения и способствует сохранению относительно тёплой атмосферы, не конденсирующейся и не замерзающей, как у его соседей по системе спутников Сатурна (Титан, удалённый от Солнца, вдесятеро дальше, чем Земля, получает в 100 раз меньше энергии светила).
До сих пор никто не знал, что считать ключевым компонентом, придающим дымке над Титаном её характеристики, и даже то, откуда эти объекты происходят — из самой дымки или с других высот, благо атмосфера Титана такова, что там, где над Землёй пролегает орбита МКС, у Титана всё ещё бегут облака.
Исследователи под руководством Мануэля Лопеса-Пуэртаса (Manuel Lоpez-Puertas) из Астрофизического института Андалусии (Испания) подвергли тщательному анализу данные зонда «Кассини», собранные в 2007 году при исследовании Титана, и нашли там, по их мнению, ключ к ответам на все вопросы.
На длинах волн в 3,28 мкм учёные обнаружили довольно сильные спектральные следы неясного происхождения. Они были почти такими же явными, как следы метана — одного из главных компонентов атмосферы сатурнианского спутника. В то же время из исследований атмосферы Титана никак не следовало, что там есть компонент с характерным поглощением именно в этой части спектра. После тщательного анализа испанцы пришли к выводу, что только полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) могут обеспечить столь очевидные следы в этом диапазоне, даже присутствуя в атмосфере в относительно малых количествах. Причём, по расчётам, речь идёт о молекулах с 34 (в среднем) атомами углерода и не менее 10 бензольными кольцами в каждой.
«Десятилетия назад было выдвинуто предположение, что облачный покров нижних слоёв атмосферы Титана генерируется за счёт сложных органических молекул, а в 2007 году — гипотеза о том, что эти молекулы могут формироваться в верхних слоях атмосферы, в нескольких сотнях километров выше того места, где они затем находятся на постоянной основе, — рассказывает Мануэль Лопес-Пуэртас. — Наше открытие больших количеств ароматических углеводородов в верхних слоях атмосферы подтверждает обе теории».
Эти ПАУ интенсивно излучали в ближнем инфракрасном диапазоне в дневное время, потому что, находясь на высоте 600–1 200 км, абсорбировали фотоны солнечного ультрафиолета, а затем переизлучали в ИК-диапазоне с длиной волны примерно в 3,28 мкм.
Как отмечают учёные, анализ заставляет предположить, что на эти слои приходится по 20 000–30 000 ПАУ на каждый кубический сантиметр. И эти данные соответствуют обнаружению тем же «Кассини» в 2007 году следов бензола и неизвестных катионов и анионов в верхних слоях атмосферы спутника Сатурна.
Присутствие элемента, столь эффективно поглощающего УФ-лучи в верхних слоях атмосферы и одновременно так значительно подогревающего атмосферу, играет важнейшую роль в стабильности газовой оболочки Титана: вероятность разрушения метана в нижних слоях от ультрафиолета куда меньше, чем без ПАУ-защиты, а дополнительный подогрев позволяет атмосфере охладиться до точки конденсации газов в жидкости.
