Атмосферные процессы Титана, возможно, похожи на земные

Спутник Сатурна Титан, возможно, ещё больше похож на Землю, чем это виделось нам в самых страшных кошмарах.

Группа исследователей, которую возглавлял Бенжамен Шарне из Французского национального центра научных исследований, воспользовалась трёхмерными климатическими моделями этого холодного, пропитанного метаном мира, а также провела анализ местных дюн и взглянула на данные космических аппаратов «Вояджер-1», «Кассини» и «Гюйгенс». Цель мероприятия заключалась в том, чтобы понять, как нижние слои атмосферы луны взаимодействуют с её поверхностью.

На снимке, присланном аппаратом «Кассини», хорошо видна загадочная выемка в атмосфере над северным полюсом Титана. У спутника ещё много тайн. (Изображение NASA / JPL / Space Sciences Institute / Mike Malaska.)

Титан находится в девять раз дальше от Солнца, чем Земля, поэтому его показатель инсоляции (количество энергии солнечного излучения, добравшейся до поверхности), который определяет изменчивость температуры в разное время суток, в тысячу раз меньше земного. Тем удивительнее результаты исследования.

Стоит отметить, что, как ни странно, Титан во многом похож на Землю (чем привлекает к себе внимание). Во-первых, он обладает неплохими размерами — в полтора раза больше Луны. Во-вторых, это единственный спутник, который может похвастаться плотной атмосферой. В-третьих, главную роль в его атмосфере играет азот.

В 1981 году «Вояджер-1» выполнил первое в истории обстоятельное наблюдение атмосферы Титана. В 2004 году на орбиту Сатурна прибыл «Кассини», отправивший на Титан зонд «Гюйгенс». Несмотря на данные о местном климате, полученные тремя аппаратами, собрать их в единую, связную картину оказалось не так-то просто.

Г-н Шарне и его коллеги особенно интересовались пограничным слоем атмосферы Титана — тем, на который оказывает воздействие поверхность спутника. Там сила трения гасит ветры, а когда Солнце нагревает «землю», возникают турбулентные потоки воздуха. На Земле этот слой днём поднимается — поскольку температура поверхности растёт — до 500–3 000 км. «Слой этот очень важен для климата и погоды, — поясняет г-н Шарне. — Большинство облаков (кучевые, слоистые, туман) образуются именно там». Разглядеть же положение дел в нижних слоях атмосферы Титана очень сложно: всё скрывает толстая, непрозрачная пелена. Поэтому и пришлось заполнять пробелы посредством моделирования.

Выяснилось вот что. Атмосфера Титана чётко структурирована. Она имеет два хорошо выраженных слоя, которые оказывают влияние на розу ветров, расположение дюн и образование облаков. Нижний — и это самое поразительное — точно так же, как на Земле, испытывает воздействие ежедневного нагревания и охлаждения поверхности, поднимаясь и опускаясь. Верхний подчиняется сезонным изменениям глобальной циркуляции воздуха.

Как указывает г-н Шарне, связь между нижними слоями атмосферы и ежедневными циклами не обнаруживалась ещё нигде за пределами Земли. Подобная организация пограничного слоя управляет атмосферной циркуляцией и розой ветров в нижней атмосфере, а также размером и расположением дюн на поверхности. Кроме того, в теории она способна влиять на образование метановых облаков в пограничном слое (они наблюдались, но объяснения не получили).

Паулу Пентеаду из Университета Сан-Паулу (Бразилия) отмечает, что анализы подобного рода зачастую оказываются ошибочными, поскольку могут содержать неверные допущения. Данная модель к тому же не учитывает влагооборота (метановые облака, дожди, озёра и испарение). Так что результаты, опубликованные в журнале Nature Geoscience, ещё проверять и проверять.