На ледяном спутнике Сатурна Титане все же может не быть океана

Фото из открытых источников

В конце 2000-х годов планетологи тщательно изучили данные, собранные миссией НАСА «Кассини», орбитальным аппаратом, нацеленным на Сатурн, о загадочном ледяном спутнике планеты Титан. Их захватывающий вывод: на этом замерзшем мире под толстым ледяным слоем на глубине десятков километров плещется океан. Они предположили, что этот океан, сам по себе имеющий глубину в сотни километров, может даже служить очагом «пребиотической» органической химии, которая привела к возникновению жизни на Земле.

Теперь, спустя почти два десятилетия, исследователи считают, что, возможно, они ошибались. Исследование, представленное на ежегодном собрании Американского геофизического союза и опубликованное в журнале Nature, утверждает, что, хотя Титан, возможно, когда-то и обладал жидким океаном, сегодня он замерз, за ​​исключением небольших зон таяния глубоко под поверхностью. Если это правда, открытие опровергнет давнее предположение о том, что крупнейший спутник Сатурна — это водный мир, как и другие спутники во внешней части Солнечной системы, включая Европу и Энцелад.

Лучано Йесс, планетолог из Римского университета Сапиенца, участвовавший в первоначальном исследовании «Кассини», не готов отказаться от членства Титана в клубе глубоководных миров. «Для исключения Титана из семейства океанических миров необходимы очень веские доказательства», — говорит он. «Почему Титан должен быть таким особенным?»

Доказательства существования океана на Титане были получены в основном в ходе радиоэлектронного эксперимента на борту космического аппарата «Кассини». Когда «Кассини» пролетал мимо спутника, радиоантенны на Земле смогли измерить мельчайшие изменения скорости космического аппарата, которые были связаны с незначительными изменениями гравитации Титана. Эти изменения, в свою очередь, соответствовали изменениям формы спутника.

Гравитация Сатурна растягивала и сжимала Титан, создавая на его поверхности нечто, похожее на приливы: перепады высот высотой более 10 метров. Это были преувеличенные версии земных приливов, возникающих из-за воздействия Солнца и Луны на океаны и кору нашей планеты, вызывая перепады высот в несколько сантиметров. Исследователи, работавшие на «Кассини», не могли объяснить растяжимость Титана, не прибегая к объяснению этого явления с помощью плещущегося жидкого океана.

Однако энергетический баланс Луны — количество энергии, которое она получает от Солнца и излучает за счет внутреннего трения приливов, — всегда было «сложно согласовать» с наличием обширного океана, говорит Флавио Петрикка, планетолог из Лаборатории реактивного движения НАСА (JPL) и первый автор исследования. Если бы у Титана был океан, говорит он, Луна не должна была бы излучать так много тепла: большая часть тепла, выделяемого за счет трения при ее изгибе, вместо этого шла бы на поддержание океана в теплом и жидком состоянии. Со временем передача этой энергии в океан также должна была бы замедлить и сделать круговой орбиту Луны.

Но, как ни странно, Титан по-прежнему движется по эллиптической траектории — факт, который ученые объясняли столкновением с астероидом, отклонившим его от курса сотни миллионов лет назад. А когда Петрикка повторно проанализировал радиоданные «Кассини» за 124 пролета мимо спутника, он увидел, что Титан рассеивает огромное количество энергии в окружающую среду — около 4 тераватт, чего достаточно для обеспечения энергией четверти человеческой цивилизации. Эти наблюдения привели его к гипотезе о том, что на самом деле на спутнике нет океана.

Для подтверждения своей теории Петрикка и его коллеги смоделировали энергетический баланс Титана с подповерхностным океаном и без него. Версия без океана, мир с примерно 500 километрами льда, расположенного на 2000-километровом каменистом ядре, лучше соответствовала наблюдениям за наклоном Титана и его естественным сопротивлением притяжению Сатурна. «Это первый случай, когда все объясняется одновременно одной моделью, — говорит он. — Это самое убедительное доказательство, которое у нас есть».

Для сторонников теории водного мира не все новости плохи. На самом деле, команда считает, что океан Титана замерз относительно недавно, десятки или сотни миллионов лет назад. И вода, возможно, все еще широко распространена сегодня, говорит Петрикка, — просто в другой форме. Исследователи предполагают, что вместо океана существуют растаявшие участки по всему ледяному слою, любой из которых может вмещать больший объем, чем Атлантический океан. «Я думаю, что эта [пятнистая] конфигурация может быть даже интереснее, чем глобальный океан», — говорит Петрикка.

Эшли Шенфельд, планетарный геолог из Лаборатории реактивного движения, не участвовавшая в исследовании, согласна с этим. Океаны «очень большие и очень разреженные, и они не обязательно являются хорошим способом концентрации важных для жизни веществ», говорит она. Мир, изобилующий небольшими расплавленными камерами, «является еще более убедительным доказательством астробиологического потенциала Титана».

Однако Иесс не убежден выводом Петрикки, поскольку остается неясным, какой механизм мог бы предотвратить поглощение растаявшими участками тепла от трения и их слияние в единый глобальный океан. Предстоящая миссия НАСА «Стрекоза», в рамках которой в 2034 году вертолет совершит посадку на поверхность Титана, могла бы разрешить этот спор с помощью приборов, измеряющих сейсмические волны. Эти приборы могли бы зафиксировать характерный способ, которым жидкий океан ослабляет или блокирует такие волны от ледяных землетрясений.

До тех пор исследователи будут продолжать изучать данные, полученные с космического аппарата «Кассини», который в 2017 году совершил аварийную посадку в атмосфере Сатурна. «Удивительно, что данные, собранные в ходе этой миссии, завершившейся почти 10 лет назад, продолжают предоставлять нам новую информацию», — говорит Петрикка.