Самая большая луна Сатурна, Титан, является загадочным местом; и чем больше мы узнаем об этом, тем больше сюрпризов у нас в запасе. Помимо того, что это единственное за пределами Земли тело с плотной, богатой азотом атмосферой, на его поверхности также есть метановые озера и метановые облака в его атмосфере. Этот гидрологический цикл, в котором метан превращается из жидкости в газ и обратно, очень похож на водный цикл на Земле.
Благодаря НАСА / ЕКА Кассини-HuygenМиссия, которая завершилась 15 сентября, когда корабль врезался в атмосферу Сатурна, мы многое узнали об этой луне за последние годы. Последняя находка, сделанная командой ученых-геологов Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, связана с метановыми дождями на Титане. Несмотря на редкость, эти ливни могут стать довольно экстремальными.
Недавно в научном журнале появилось исследование, в котором подробно изложены их выводы под названием «Региональные закономерности экстремальных осадков на титане в соответствии с наблюдаемым распределением веерных аллювиальных вееров». Nature Geosciencе. Под руководством Сауна П. Фолка, аспиранта факультета наук о Земле, планетах и космических науках Калифорнийского университета, команда провела моделирование осадков на Титане, чтобы определить, как экстремальные погодные явления сформировали поверхность луны.
Они обнаружили, что сильные метановые ливни могут запечатлеть ледяную поверхность Луны почти так же, как сильные ливни формируют каменистую поверхность Земли. На Земле интенсивные ливни играют важную роль в геологической эволюции. Когда количество осадков достаточно велико, штормы могут вызвать большие потоки воды, которые переносят отложения в низины, где они образуют конусообразные элементы, известные как аллювиальные веера.
Во время своей миссии Кассини Орбитальный аппарат обнаружил свидетельства подобных особенностей на Титане с помощью своего радиолокационного прибора, что позволило предположить, что на поверхность Титана могут влиять интенсивные осадки. Хотя эти вентиляторы являются новым открытием, ученые изучают поверхность Титана с тех пор, как Кассини впервые достигла системы Сатурна в 2006 году. За это время они отметили несколько интересных особенностей.
К ним относятся обширные песчаные дюны, которые доминируют в более низких широтах Титана, и метановые озера и моря, которые доминируют в более высоких широтах, особенно вокруг северной полярной области. Моря - Кракен Маре, Лигейа Маре и Пунга Маре - имеют размеры в сотни километров в ширину и до нескольких сотен метров в глубину и питаются разветвленными речными каналами. Есть также много небольших, более мелких озер с закругленными краями и крутыми стенами, которые обычно встречаются на плоских участках.
В этом случае ученые UCLA обнаружили, что аллювиальные вентиляторы преимущественно расположены между 50 и 80 градусами широты. Это ставит их ближе к центру северного и южного полушарий, хотя и немного ближе к полюсам, чем к экватору. Чтобы проверить, как собственные ливни Титана могут вызывать эти особенности, команда UCLA использовала компьютерное моделирование гидрологического цикла Титана.
Они обнаружили, что в то время как дождь в основном накапливается возле полюсов - там, где расположены основные озера и моря Титана, - самые интенсивные ливни случаются около 60 градусов широты. Это соответствует региону, где наиболее сильно сконцентрированы аллювиальные веера, и указывает на то, что когда на Титане действительно случаются дожди, это довольно экстремально - подобно сезонному ливневому ливню.
Как отметил Джонатан Митчелл - доцент кафедры планетологии в Калифорнийском университете и старший автор исследования, это не отличается от некоторых экстремальных погодных явлений, которые недавно произошли здесь, на Земле. «Самые интенсивные метановые бури в нашей климатической модели сбрасывают не менее фута в день, что близко к тому, что мы видели в Хьюстоне ураганом Харви этим летом», - сказал он.
Команда также обнаружила, что на Титане метановые ливни довольно редки, они случаются реже одного раза в год на Титане, что составляет 29 с половиной земных лет. Но, по словам Митчелла, который также является основным исследователем исследовательской группы по моделированию климата в Титане при Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе, это происходит чаще, чем они ожидали. «Я бы подумал, что это будут события раз в тысячелетие, если даже это», - сказал он. «Так что это довольно неожиданно».
В прошлом климатические модели Титана предполагали, что жидкий метан обычно концентрируется ближе к полюсам. Но ни одно из предыдущих исследований не исследовало, как осадки могут вызывать перенос и эрозию отложений, и не показывало, как это могло бы учитывать различные особенности, наблюдаемые на поверхности. В результате это исследование также предполагает, что региональные различия в поверхностных особенностях могут быть вызваны региональными изменениями осадков.
Кроме того, это исследование указывает на то, что Земля и Титан имеют больше общего, чем считалось ранее. На Земле контрасты температуры приводят к интенсивным сезонным погодным явлениям. В Северной Америке торнадо случаются с ранней до поздней весны, а метели - зимой. Между тем колебания температуры в Атлантическом океане приводят к образованию ураганов между летом и осенью.
Точно так же, похоже, что на Титане серьезные колебания температуры и влажности вызывают экстремальные погодные условия. Когда более холодный и влажный воздух из более высоких широт взаимодействует с более теплым и более сухим воздухом из более низких широт, в результате возникают сильные ливни. Эти выводы также важны, когда речь идет о других телах в нашей Солнечной системе, на которых есть аллювиальные вееры, например, о Марсе.
В конце концов, понимание взаимосвязи между осадками и планетарными поверхностями может привести к новому пониманию воздействия изменения климата на Землю и другие планеты. Такое знание также во многом помогло бы нам смягчить последствия, которые оно оказывает здесь, на Земле, где изменения являются только неестественными, но также внезапными и очень опасными.
А кто знает? Когда-нибудь, это может даже помочь нам изменить окружающую среду на других планетах и телах, таким образом делая их более подходящими для долгосрочного человеческого урегулирования (иначе. Терраформирование)!
