Международная научная группа объединила данные, собранные телескопами Кека и «Джеймсом Уэббом», представив результат исследования атмосферы спутника Сатурна Титана. Это один из самых интригующих объектов в Солнечной системе, поскольку только он и Земля, по сути, имеют полноценную погоду, как мы это называем: атмосферную циркуляцию, облачность, осадки и так далее.
Атмосфера Титана состоит в основном из азота, как и на Земле. Но вместо водного цикла, создающего погодные явления на нашей планете, там существует метановый цикл. Он испаряется с поверхности в атмосферу, где конденсируется, образуя облака. Иногда из них выпадает метан в виде жидкости, образуя озера и реки.
Используя инфракрасные приборы «Уэбба» и телескоп Кека на Гавайях, ученые провели серию наблюдений за Титаном, фиксируя их развитие на разных высотах. Так им удалось впервые зарегистрировать конвекцию облачности в северном полушарии. Именно там расположены большинство озер и морей луны. Испарение из них и должно быть основным источником атмосферного метана.
Погодные явления на Земле сосредоточены в тропосфере, которая простирается на высоту 12 километров. Поскольку на Титане сила тяжести меньше, атмосферные слои растянуты сильнее, и тропосфера там занимает высоту до 45 километров. Наблюдения показали, что облака поднимаются на Титане очень высоко.
Этот спутник Сатурна представляет и большой астробиологический интерес, поскольку содержит много углеводородных соединений, являющихся основой для жизни. Его атмосферная динамика кажется повышенной, несмотря на температуру около −180 градусов по Цельсию. Основу для сложной химии Титана тоже составляет метан. Он расщепляется солнечным светом и заряженными частицами, разогнанными магнитным полем Сатурна. Затем ионы рекомбинируют, образуя другие органические соединения, такие как этан и более сложные.
С помощью «Уэбба» ученым впервые удалось наблюдать не только исходные и итоговые продукты этого химического превращения, но и промежуточный этап — метильный радикал. Он образуется при расщеплении метана и может рекомбинировать с другими соединениями, участвуя в формировании сложной органики.
При этом метан считается расходуемым материалом — как раз из-за расщепления и рекомбинации. Если на Титане нет источника его пополнения, то рано или поздно он весь выветрится или перейдет в другие формы, что превратит луну в пыльную пустыню. Примерно то же самое произошло с Марсом, но там в роли метана выступала вода.
Ранее мы рассказывали о возможном источнике метана на Марсе.
