На Титане впервые замечены пыльные бури

Данные космического аппарата NASA «Кассини» показали, что гигантские пылевые бури возможны в экваториальных районах спутника Сатурна —  Титана. Открытие, описанное в статье, опубликованной в Nature Geoscience, делает Титан третьим объектом Солнечной системы, помимо Земли и Марса, где наблюдаются пылевые бури.

Наблюдение помогает ученым лучше понять увлекательную и динамичную среду самой большой луны Сатурна.

«Титан — очень активная луна», — сказал Себастьян Родригес, астроном из Университета Дидро, Франция, и ведущий автор статьи. «Мы уже знаем о его геологии и экзотическом углеродном цикле. Теперь мы можем добавить еще одну аналогию с Землей и Марсом: активный цикл пыли, в котором органическая пыль может быть поднята из больших дюнных полей вокруг экватора Титана».

Титан — это интригующий мир, похожий на Землю. Фактически, это единственная луна в Солнечной системе с существенной атмосферой и единственное небесное тело, отличное от нашей планеты, где, как известно, существуют стабильные водоемы поверхностной жидкости.

Однако есть одно большое различие: на Земле реки, озера и моря заполнены водой, в то время как на Титане это в первую очередь метан и этан, который заполняет эти жидкие резервуары. В таком уникальном цикле молекулы углеводородов испаряются, конденсируются в облака и попадают обратно на поверхность.

Погода на Титане меняется от сезона к сезону так же, как и на Земле. В частности, во время равноденствия, когда Солнце пересекает экватор Титана — массивные облака могут образовываться в тропических регионах и вызывать мощные метановые бури. Кассини наблюдал такие штормы во время нескольких своих пролетов возле Титана.

Когда астрономы впервые заметили три необычных экваториальных пятна в инфракрасных изображениях, сделанных Кассини во время северного равноденствия в 2009 года, они думали, что это могут быть те же самые метановые облака; однако исследование показало, что они были чем-то совершенно другим.

«Из того, что мы знаем о формировании облаков на Титане, можно сказать, что такие метановые облака в этой области и в это время года физически невозможны», — сказал Родригес. Конвективные метановые облака, которые могут развиваться в этой области и в течение этого периода времени, будут содержать огромные капли и должны находиться на очень большой высоте — намного выше, чем 10 километров, как показало моделирование.

Кроме того, моделирование показало, что явление должно быть атмосферным, но все же близким к поверхности, скорее всего, образуя очень тонкий слой мелких твердых органических частиц. Поскольку пятна находились прямо над дюнами на экваторе Титана, единственным оставшимся объяснением было то, что пятна были фактически облаками пыли, поднятыми из дюн.

Органическая пыль образуется, когда органические молекулы, образующиеся при взаимодействии солнечного света с метаном, вырастают достаточно большими, чтобы затем упасть на поверхность. Себастьян Родригес говорит, что, хотя это первое в истории наблюдение пыльной бури на Титане, находка не удивительна.

«Мы считаем, что зонд Гюйгенса, который приземлился на поверхность Титана в январе 2005 года, поднял небольшое количество органической пыли из-за его мощного аэродинамического следа», — сказал Родригес. «Но то, что мы заметили здесь с Кассини, видится в гораздо большем масштабе. Скорости приземного ветра, необходимые для поднятия такого количества пыли, как мы видим в этих пылевых бурях, должны быть очень сильными — примерно в пять раз сильнее средних скоростей ветра, оцененных измерениями Гюйгенса вблизи поверхности.»

Существование таких сильных ветров, создающих массивные пыльные бури, подразумевает, что лежащий под ними песок также может быть приведен в движение, и что гигантские дюны, покрывающие экваториальные области Титана, все еще активны и постоянно меняются.

Ветры могут переносить пыль, поднятую из дюн, на большие расстояния, способствуя глобальному циклу органической пыли на Титане и вызывая аналогичные эффекты, которые можно наблюдать на Земле и Марсе.

S. Rodriguez et al. Observational evidence for active dust storms on Titan at equinox, Nature Geoscience (2018). DOI: 10.1038/s41561-018-0233-2