Титан — единственное космическое тело помимо Земли, которое имеет плотную, богатую азотом атмосферу. Титан вообще довольно сильно похож на нашу планету: там есть реки, которые разливаются в большие озера и моря, а также грозовые облака, которые проливаются мощными ливнями. Правда, все это состоит не из воды, а из метана. Круговорот «воды», в котором метан превращается из жидкости в газ и обратно, очень похож на гидрологический цикл на Земле.
Одно из открытий, подчеркивающих эту схожесть, было сделано командой ученых-геологов Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и связано как раз с метановыми дождями на Титане. Несмотря на то, что такие ливни там идут не так уж часто (раз в год для Титана — раз в 29,5 лет по нашим меркам), они играют важную роль в жизни громадного спутника. Под руководством Сауна П. Фолка, аспиранта факультета наук о Земле, космосе и планетологии Калифорнийского университета, команда провела моделирование осадков на Титане, чтобы определить, как экстремальные погодные явления повлияли на поверхность спутника Сатурна.
Они обнаружили, что сильные метановые ливни влияют на ледяную поверхность Титана почти так же, как сильные дожди формируют каменистую поверхность Земли. На Земле интенсивные ливни играют важную роль в строении геологических формаций. Когда количество осадков достаточно велико, штормы образуют большие потоки воды, которые переносят отложения в низины, где они образуют конусообразные элементы, известные как аллювиальные веера.
Во время своей миссии к Сатурну орбитальный аппарат «Кассини-Гюйгенс» обнаружил свидетельства подобных особенностей на Титане. Хотя эти отложения являются новым открытием, ученые изучают поверхность Титана с тех пор, как «Кассини» впервые достиг системы Сатурна в 2006 году. За это время они отметили несколько интересных особенностей. К ним относятся обширные песчаные дюны, которые доминируют в более низких широтах Титана, а также метановые озера и моря, которые преобладают в более высоких широтах, особенно в области северного полюса спутника.
Моря Титана — море Кракена, море Лигеи и море Пунги — достигают сотен километров в ширину и до нескольких сотен метров в глубину и питаются разветвленными речными каналами. На поверхности спутника Сатурна также есть множество небольших озер с закругленными краями и крутыми берегами, которые обычно встречаются на равнинах. В данном случае ученые обнаружили, что аллювиальные веера преимущественно расположены между 50 и 80 градусами широты. Чтобы проверить, как ливни Титана могут способствовать образованию вееров, команда использовала компьютерное моделирование гидрологического цикла этой луны.
Они обнаружили, что в то время как метановые облака в основном накапливаются около полюсов — там, где расположены главные озера и моря Титана, — самые интенсивные ливни происходят около 60 градусов широты. Это соответствует региону, где наиболее сильно сконцентрированы аллювиальные отложения и указывает на то, что мощность этих осадков сравнима с самыми сильными ливнями на Земле.
«Наша климатическая модель показывает, что после таких метановых бурь на Титан выпадает не менее 30 сантиметров осадков в день, что близко к тому, что мы видели в 2017 году в Хьюстоне во время разрушительного урагана Харви», — старший автор исследования Джонатан Митчелл.
Хотя на Титане ливни идут раз в почти 30 (земных) лет, ученые ожидали, что осадки выпадают гораздо реже. «Я бы подумал, что такие события происходят раз в тысячелетие, или около того. Так что это довольно неожиданно», — отметил Митчелл. Исследование указывает на то, что Земля и Титан имеют больше общего, чем считалось ранее. На Земле контрасты температуры приводят к интенсивным сезонным погодным явлениям. В Северной Америке торнадо случаются с ранней до поздней весны, а метели — зимой. Между тем колебания температуры в Атлантическом океане приводят к образованию ураганов между летом и осенью.
Точно так же выходит, что на Титане серьезные колебания температуры и влажности вызывают экстремальные осадки. Когда холодный и влажный воздух из высоких широт взаимодействует с более теплым и более сухим воздухом из низких, возникают сильные ливни, формирующие на спутнике Сатурна аллювиальные веера. Эти выводы так же важны, если речь идет о других телах в Солнечной системе, имеющих аллювиальные отложения, например о Марсе. Авторы работы указывают, что понимание взаимосвязи между осадками и планетарными поверхностями может привести к новому пониманию того, как изменения климата влияют на Землю и другие планеты.
Авторы исследования выражают надежду, что когда-нибудь это даже сможет помочь нам изменить окружающую среду на других планетах и сделать их более подходящими для долгосрочного пребывания там людей. Исследование под названием «Региональные закономерности экстремальных осадков на Титане в соответствии с наблюдаемым распределением аллювиальных отложений», в котором подробно изложены результаты команды астрофизиков и геологов, недавно появилось в научном журнале Nature Geoscience.
