Астрономія
Астрономія

Випаровування метану вплинуло на розшарування озер на Титані

Художнє зображення озера на Титані. NASA, JPL-Caltech / Wikimedia Commons

Художнє зображення озера на Титані. NASA, JPL-Caltech / Wikimedia Commons

Вчені дослідили, як випаровування метану впливає на фізичні властивості, структуру, динаміку та еволюцію мілководних озер на Титані. Виявилося, що за певних температурних режимів озера розшаровуються на багаті етаном верхні шари та багаті метаном нижні, розділені сильним композиційним градієнтом. Результати роботи опубліковані у журналі The Planetary Science Journal.

Що відомо про озера на Титані?

Титан — найбільший за розміром супутник Сатурна. Після відкриття метану в його атмосфері місія Кассіні знайшла на Титані вуглеводневі озера. На Землі озера складаються переважно з однієї речовини — води, із невеликою кількістю інших розчинених речовин. А от на Титані вони утворюються з суміші етану, метану та азоту. Молекули цих речовин взаємодіють між собою, впливаючи на це середовище.

Як розшаровуються озера на Землі?

Коли різні частини озера мають різну густину, відбувається стратифікація — розшарування води. На Землі озера у регіонах з помірним кліматом часто розшаровуються влітку, коли Сонце нагріває поверхню озера. Вода тут розширюється, а її густина знижується, утворюючи шар теплої води, який знаходиться над більш прохолодною водою. Така стратифікація, зумовлена густиною, може відбуватися і на Титані, однак на неї впливає інший механізм.

Про що дізналися вчені?

Оскільки рідкий метан має меншу густину, ніж рідкий етан, довгий час вважалося, що метан в озерах на Титані буде знаходитися поверх шарів етану. Однак метан може розчиняти достатню кількість атмосферного азоту при низьких температурах та внаслідок цього мати більшу густину, ніж етан. Щоб перевірити це, дослідники вивчили невеликі мілководні озера Титану, що заповнюються після опадів, а також полярні «фантомні озера». Для цього вони побудували чисельну модель TITANPOOL, яка дозволила проаналізувати термодинамічну, фізичну та хімічну еволюцію озер із суміші метану, етану та азоту в умовах, що відповідають поверхні Титану. Виявилося, що при низькій температурі (нижче 84 кельвінів) випаровування метану з поверхні озера може витіснити важкий розчинений азот. У результаті шар етану займає положення над шаром метану.

Такі процеси можуть значно впливати на динаміку озер на Титані.