Титан, оточений золотистим туманом газоподібного азоту, - це світ таємниць. Від гігантського метанового озера Кракен-Маре, що має глибину понад 300 метрів, до вуглеводневих піщаних дюн, що їх роздмухують вітри і вкривають понад 13% поверхні планети.
Позаду дюн розташовується загадковий крижаний об'єкт, що охоплює майже половину величезного супутника Сатурна з щільною атмосферою - Титан.
Титан є дивовижним виробником органічних хімічних сполук, вважає Ральф Лоренц з університету Арізони, автор книжки "Титан розкритий".
"Розуміння того, до якого ступеня складності в напрямку до життя може пройти хімія в умовах, подібних до Титана, буде важливим для усвідомлення походження життя у всьому Всесвіті."
Три мозаїки Титана були створені на основі даних візуального та інфрачервоного картографічного спектрометра "Кассіні", отриманих під час останніх прольотів біля супутника Сатурна: 28 жовтня 2005 року (зліва), 26 грудня 2005 року (у центрі) та 15 січня 2006 року (праворуч).
У новому дослідженні, проведеному Стенфордським університетом і опублікованому в журналі Geophysical Research Letters, вчені демонструють, як на Титані могли сформуватися дюни, рівнини і лабіринти.
Таємниці формування ландшафту Титана
Наявність матеріалів з механічними властивостями, що істотно відрізняються від силікатних речовин, які складають осадові утворення в нашій Сонячній системі, робить ландшафт Титана таємничим.
Ми маємо приблизне уявлення про геологію вуглеводневих піщинок, що утворилися завдяки сильним вітрам і швидким річкам. Однак питання про кристалізацію дюн, рівнин і лабіринтів залишається відкритим. Цю загадку намагалися розгадати геолог зі Стенфордського університету Матьє Лапотр і його колеги.
Титан - єдине тіло в Сонячній системі, де спостерігається сезонний цикл перенесення рідини, аналогічний земному.
Нова модель, нещодавно опублікована в журналі Geophysical Research Letters, демонструє, як цей сезонний цикл впливає на переміщення зерен по поверхні супутника.
"Наша модель надає об'єднуючу основу, яка допомагає зрозуміти, як усі ці осадові середовища взаємодіють одне з одним", - каже Лапотр, доцент геологічних наук у Стенфордській школі наук про Землю.
"Якщо ми розберемося, як різні частини головоломки взаємодіють одна з одною і яка їхня механіка, тоді ми зможемо використовувати форми рельєфу, залишені осадовими процесами, для опису клімату або геологічної історії Титана, а також зрозуміти, як вони можуть вплинути на можливість життя на Титані".
Одна з найбільших таємниць
З метою створення моделі, здатної імітувати формування різноманітних ландшафтів Титана, Лапотр прагне розгадати одну з найзначніших таємниць, пов'язаних з осадовими породами на планеті: як основні органічні сполуки перетворюються на зерна, що утворюють чіткі структури, а не просто стираються і розлітаються у вигляді пилу?
На Землі силікатні породи та мінерали з часом вивітрюються на поверхні та стають зернами осадових порід, які переміщуються вітрами та водними потоками. Під впливом тиску та іноді тепла вони знову перетворюються на породи. Процес починається заново протягом довгого геологічного часу.
Опади твердих органічних сполук
На Титані, згідно з думкою дослідників, подібні процеси сформували дюни, рівнини і лабіринти, видимі з космосу.
Але на відміну від Землі, Марса і Венери, де домінуючим геологічним матеріалом є силікати, опади Титана складаються з твердих органічних сполук. Вчені поки що не розуміють, як ці органічні сполуки можуть перетворюватися на зерна осадових порід, що переносяться ландшафтами, і скільки часу потрібно для їх перетворення.
"Коли вітри переносять зерна, вони стикаються одне з одним і з поверхнею. Ці зіткнення зазвичай зменшують розмір зерен. Там відсутній механізм зростання, який міг би дозволити піщинкам підтримувати стабільний розмір протягом тривалого часу", - пояснює Лапотр.
Аналогічний Землі іноходець
Дослідницька група знайшла відповідь, вивчаючи земні відкладення, ооїди, які являють собою маленькі сферичні зерна, які часто трапляються в дрібних тропічних морях, наприклад, біля Багамських островів. Ооїди утворюються, коли карбонат кальцію виділяється з води і нарощує шари навколо твердих зерен, таких як кварц.
Особливість ооїдів полягає в тому, що вони формуються внаслідок осадження хімічних речовин, що дає змогу їм рости, тоді як паралельний процес ерозії уповільнює ріст, оскільки зерна розбиваються одне об одне під дією хвиль і штормів.
Два протиборчі механізми з часом врівноважують один одного, формуючи зерна постійного розміру - процес, який, на думку дослідників, може відбуватися і на Титані.
"Ми зуміли розгадати парадокс, чому піщані дюни на Титані можуть існувати так довго, незважаючи на те, що матеріали дуже крихкі, - припускає Лапотр. - Ми припустили, що спікання - коли зерна зливаються в одну масу - компенсує абразивний знос під час перенесення зерен вітрами".
Глобальні ландшафти
Спираючись на гіпотезу про формування осадових порід, Лапотр і співавтори дослідження застосували наявні дані про клімат Титану і напрямок перенесення осадових порід для пояснення різних паралельних смуг геологічних утворень: дюн у районі екватора, рівнин у середніх широтах і лабіринтів біля полюсів.
Дрібнозернисті піщинки - ключовий елемент
Моделювання атмосфери і дані місії "Кассіні" вказують на те, що вітри часто дмуть біля екватора. Гіпотеза про формування дрібнозернистих піщинок у цій ділянці, які є найважливішим компонентом дюн, виглядає вірогідною.
Автори дослідження пророкують затишшя в перенесенні осадових порід у середніх широтах: тут переважає спікання, а тому створюються більші зерна, які в кінцевому підсумку перетворяться на корінні породи, з яких складаються рівнини Титана.
Піщинки також необхідні для формування лабіринтів місячних рельєфів. Дослідники вважають, що виразні скелі нагадують вапнякові карсти, але на Титані вони представлені обвалами з розчинених органічних пісковиків.
Річкові потоки та зливи значно частіше відбуваються поблизу полюсів, тож відкладення переносяться передусім річками і потім вітрами.
Аналогічний процес спікання і зношування забезпечує місцеве постачання великими піщинками, з яких утворюються лабіринти.
Активний осадовий цикл
"Ми демонструємо, що на Титані - як і на Землі, і як це було раніше на Марсі - існує активний цикл осадконакопичення, який може пояснити широтний розподіл ландшафтів, зумовлений сезонами на Титані, - каже вчений. - Чудово уявляти, що існує альтернативний світ, що знаходиться так далеко, де все настільки різне, але водночас так схоже".
"Вважається, що атмосфера Титана сприяє пребіотичній хімії, яка могла призвести до виникнення життя на Землі", - заявив Лапотр виданню The Daily Galaxy.
Сучасні ландшафти Титана багато в чому схожі із земними: озера, річки та області піщаних дюн.
У дослідженні представлена об'єднуюча гіпотеза, яка пояснює, як глобальний цикл осадконакопичення, пов'язаний із кліматом Титана, може створити помічений розподіл ландшафтів Титана.
Такі моделі, своєю чергою, дадуть нам змогу декодувати осадові записи, коли ми зможемо вивчати місяць Сатурна на місці.
Осадові породи є пріоритетною метою для кращого розуміння минулих умов довкілля, і, отже, історії поверхні та атмосфери Титана.
