Гипотетический подповерхностный океан
Ряд учёных выдвинули гипотезу о существовании глобального подповерхностного океана. Мощное приливное действие Сатурна может привести к разогреву ядра и поддержанию достаточно высокой температуры для существования жидкой воды. Сравнение снимков «Кассини» за 2005 и 2007 годы показало, что детали ландшафта сместились примерно на 30 км. Поскольку Титан всегда повёрнут к Сатурну одной стороной, такой сдвиг может объясняться тем, что ледяная кора отделена от основной массы спутника глобальной жидкой прослойкой.
Предполагается, что в воде содержится значительное количество аммиака (около 10 %), который действует на воду как антифриз, то есть понижает температуру её замерзания. В сочетании с высоким давлением, оказываемым корой спутника, это может являться дополнительным условием существования подповерхностного океана.
Форма поверхности спутника при его прохождении по орбите изменялась - поскольку орбита эллиптическая, в моменты минимального приближения к Сатурну Титан становился слегка "вытянутым" из-за приливных горбов, а на максимальном отдалении - практически сферическим. При этом приливные горбы, изменяя диаметр спутника, увеличивали его почти на 10 метров! Это значит, что под твердой корой есть легко подвижный слой.
Несмотря на низкую температуру, Титан сопоставляется с Землёй на ранних стадиях развития, и нельзя исключать, что на спутнике возможно существование простейших форм жизни, в частности, в подземных водоёмах, где условия могут быть гораздо комфортнее, чем на поверхности.
Рельеф
с помощью мощного радара и камеры с инфракрасным фильтром провела дистанционное изучение его атмосферы и съемку поверхности. Исследователями были получены многочисленные черно-белые изображения поверхности Титана, которые подтвердили наличие на нем "светлых" континентальных областей с холмами, горными цепями, равнинами, линейно вытянутыми впадинами и метеоритными кратерами, и темных областей - морей и озер.
оверхность Титана, сфотографированная «Кассини» в различных спектральных диапазонах, в низких широтах разделена на несколько светлых и тёмных областей с чёткими границами. В районе экватора на ведущем полушарии расположен светлый регион размером с Австралию (видимый также на инфракрасных снимках телескопа «Хаббл») представляющий собой возвышенность, вероятно, горный массив. Он получил название Ксанаду (Xanadu). На радарных снимках, сделанных в апреле 2006 года, видны горные хребты высотой более 1 км, долины, русла рек, стекающих с возвышенностей, а также тёмные пятна (заполненные или высохшие озера). Заметна сильная эрозия горных вершин, потоки жидкого метана во время сезонных ливней могли образовать пещеры в горных склонах. В экваториальном светлом регионе Адири обнаружены протяжённые цепи гор (или холмов) высотой до нескольких сотен метров. Предположительно, в южном полушарии может существовать массивный горный хребет протяжённостью около 150 км и высотой до 1,6 км. На вершинах гор имеются светлые отложения, возможно, залежи метана и других органических материалов. Все это свидетельствует о тектонических процессах, формирующих поверхность Титана.
В целом рельеф Титана относительно ровный — вариация по высоте не более 2 км, однако локальные перепады высот, как показывают данные радара и стереоснимки, полученные «Гюйгенсом», могут быть весьма значительными; крутые склоны на Титане не редкость. Это является результатом интенсивной эрозии при участии ветра и жидкости.
Имеются несколько объектов, похожих на ударные кратеры, заполненные предположительно углеводородами. Многие кратеры могут быть захоронены под слоем осадков. Поверхность Титана в умеренных широтах менее контрастна.
Дюны
Имеются схожие с Ксанаду по размерам тёмные области, опоясывающие спутник по экватору, которые поначалу идентифицировались как метановые моря. Радарные исследования, однако, показали, что тёмные экваториальные регионы почти повсеместно покрыты длинными параллельными рядами дюн, вытянутых в направлении преобладающих ветров (с запада на восток) на сотни километров — т. н. «кошачьи царапины».
Поля дюн — это второй по площади вид рельефа на Титане после совершенно плоских, по-видимому, равнин. Они занимают около 13% поверхности, то есть 10 млн км². Формой они напоминают земные дюны Намибии и Аравии, но по сравнению с нашими огромны — 1–2 км шириной, сотни километров длиной и около 100 м высотой. Размеры их варьируются, что позволяет понять, как они образовались и изменялись.
размер дюн Титана определяется по крайней мере двумя факторами — высотой и широтой.
Чем выше дюны, тем они, как правило, тоньше и дальше отстоят друг от друга. Песка между ними меньше. Это говорит о том, что песок, из которого строятся дюны, встречается в основном в низинах Титана.
Учёные считают, что тамошний песок состоит не из силикатов, как на Земле, а из твёрдых углеводородов, осаждённых из атмосферы. Пыль может быть перемешана с ледяным песком Они, скорее всего, объединяются в гранулы около миллиметра в диаметре, хотя процесс такого слипания пока остаётся неясным.
Что касается широты, то дюны Титана чаще встречаются в экваториальной области — в полосе между 30˚ южной и 30˚ северной широты. В то же время чем дальше на север, тем менее объёмными они становятся. Эксперты считают, что это может быть связано с эллиптической орбитой Сатурна.
Слегка эллиптический характер орбиты Сатурна приводит к тому, что в южном полушарии Титана лето более короткое, но интенсивное. Южные регионы, следовательно, суше северных, а чем суше песок, тем легче он переносится ветром и собирается в дюны.
Гипотезу поддерживает тот факт, что этановые и метановые озёра и моря Титана не распределены симметрично: в северном полушарии их больше.
Самые впечатляющие находки, сделанные в последнее время на Титане, — это многочисленные озера. Всего их обнаружено около 400. Некоторые площадью меньше квадратного километра, другие столь велики, что их назвали морями. Крупнейшее среди них — Море Кракен, получившее имя гигантского морского чудища из норвежских мифов, — достигает в поперечнике 1200 километров, что сравнимо с размерами Черного моря на Земле. Его площадь составляет около 400 000 км2 — чуть больше Каспия.
В марте 2007 года, во время близкого сближения со спутником, аппарат "Кассини" обнаружил в районе северного полюса несколько гигантских озёр, крупнейшее из которых достигает в длину 1000 км и по площади сравнимы с Каспийским морем. Согласно исследованиям зонда и компьютерным расчетам такие озера состоят из углеродо-водородных элементов, таких как этан C2H6 -79%, метан CH4 -10%, пропан C3H8 -7-8%, а также 2—3 % цианида водорода, и около 1 % бутена, бутана и ацетилена[76][77]. Согласно другим гипотезам, основными компонентами являются этан и метан. Запасы углеводородов в озёрах в несколько раз превышают общие запасы нефти и газа на Земле
О том, что эти темные пятна действительно заполнены жидкостью, свидетельствовали очертания береговой линии, типичные для водоемов: заливы, проливы, наличие светлых островов с изрезанным рельефом. Близ берегов эти участки светлее, очевидно, там «мелководье», а в центральных частях, где изображение совершенно черное, глубина должна, по расчетам, достигать нескольких десятков метров. Извилистая форма рек, впадающих в моря, также указывала на то, что это следы потоков жидкости.
При снижении «Гюйгенса» были получены фотографии, на которых видны светлые холмы и пересекающие их русла, впадающие в тёмную область. «Гюйгенс», по-видимому, сел именно в тёмную область, и эта область оказалась с твёрдой поверхностью
Физические свойства грунта под ним больше всего напомнили влажный песок. На снимке, сделанном непосредственно на поверхности, видны округлые "камни", состоящие, по всей видимости, из окатанного метановым потоком водяного льда. Ледяной песок был пропитан жидким метаном.
Многие особенности поверхности Титана могут быть объяснены как действием жидкости, так и следствием криовулканизма.
Криовулканизм На Титане имеются признаки вулканической активности. Однако при схожести формы и свойств вулканов, на спутнике действуют не силикатные вулканы как на Земле или Марсе и Венере, а так называемые криовулканы которые, скорее всего, извергаются водно-амиачной смесью с примесью углеводородов.
Криовулканизм — вид вулканизма на некоторых планетах и других небесных телах в условиях крайне низких температур окружающей среды
Ученые уже давно дискутируют на тему ледяных вулканов, которые называют криовулканами и могут существовать на богатых льдами спутниках планет-гигантов. Были разработаны различные теории о том, что какие-либо виды геологической активности недр этих спутников могут разогревать смесь льдов достаточно, чтобы она расширялось и выбрасывалась на поверхность через разломы в коре.
Аппарат «Кассини» вновь стал свидетелем следов вулканизма на Титане. В этот раз внимание исследователей привлекла гора, по форме очень похожая на земные вулканы, извергающие расплавленные породы.
Построив топографические модели, ученые смогли составить самую четкую на данный момент картинку возможного вулкана, который находится во внешней Солнечной системе, но очень похож на земной, за одним лишь исключением, что извергается из него ледяная смесь.
Некоторые криовулканы извергают струи воды и ледяных частиц, которые в малом количестве оседают на поверхности. С другой стороны, извержения более плотного материала может создавать высокие вулканические пики, либо потоки на поверхности. Но большинство найденных ранее подобных структур на Титане могли объяснятся и другими естественными процессами, такими как вымывание пород в руслах рек. Но в случае с горой Sotra криовулканизм остается единственным хорошим объяснением для двух пиков, высотой около километра с глубокими вулканическими кратерами и потоками на склонах.
Цвета отражают структуру поверхности, определённую спектрометрами. Коричневатый с синим – дюны в низинах, синий – лёд, самые светлые пятна – смесь органических соединений, жёлто-белый – непосредственно горы, кальдеры и потоки «лавы», зеленоватый – весь вулканический район
У ученых нет свидетельств того, что этот вулкан извергается в настоящий момент, но они готовы продолжить мониторинг этой области.
Вулканические процессы на Титане, как и на Земле, обусловлены распадом радиоактивных элементов в мантии спутника. Магма на Земле состоит из расплавленных пород, которые имеют меньшую плотность, чем породы коры, через которые они извергаются. На Титане же водно-аммиачная смесь гораздо больше по плотности, чем водяной лёд, через который она извергается на поверхность, следовательно, требуется большее количество энергии для поддержания вулканизма. Одним из источников такой энергии являются мощное приливное воздействие Сатурна на свой спутник.
Криовулканизм смог бы объяснить нам многие геологические явления, которые мы наблюдаем в нашей Солнечной системе. Например, беря во внимание тот же Титан, мы смогли бы понять, как поддерживается баланс метана в его атмосфере, учитывая то, что его молекулы постоянно расщепляются под действием ультрафиолетового излучения от Солнца.
Карстовый рельеф Титана
Учёного заинтересовал район Титана Sikun Labyrinthus с его извилистыми закрытыми долинами. Проведя поиск по геологическим справочникам, Майкл нашёл поразительно похожие ландшафты: Белый каньон в Юте (White Canyon), Дарай Хиллс в Папуа-Новая Гвинея (Darai Hills), провинция Гуанси в Китае (Guangxi).
Это местности, которые могут похвастать великолепным карстовым рельефом — каррами, колодцами, провалами, воронками, оврагами, каналами и так далее, образованными при растворении ряда пород в протекающей воде.
Это художественная модель, но сочетающаяся с имеющимися данными, подчёркивает Маласка. Учёные утверждают, что коль скоро перед нами карстовый рельеф, значит, там могут быть и его элементы, невидимые сверху, — пещеры.
Выводы
Титан по многим своим характеристикам и процессам, происходящих на нём, похож на землю.
Таким образом, Титан - это активная во всех отношениях планета, которая характеризуется:
- циркуляцией атмосферы(- Плотная атмосфера со значительным преобладанием азота + некоторые схожестями в строении
), проявленной в образовании и переносе облаков, выпадении осадков (дождей и, возможно, снега) и смене погоды;
на Титане постоянно происходит круговорот веществ: извержение газа и жидкости из недр, выпадение осадков в виде дождей или снега, осаждение вещества и испарение. Этот процесс аналогичен тому, который имеет место на Земле, только на нашей планете в круговорот вовлечена вода, а на Титане – углеводороды
- эндогенной (глубинной) деятельностью, проявленной в образовании разломов и криолитовом вулканизме, - экзогенной (поверхностной) активностью, проявленной в выветривании горных пород и отложении осадков.
В настоящее время три перечисленных типа активности одновременно отмечены только на Земле и Титане.