Радарная техника, позволяющая ученым из космоса измерять плотность льда и снега на полюсах Земли, помогла им применить ее в космосе для совершенно необычного открытия — первого измерения высоты волн на другом теле Солнечной системы. Речь идет о Титане — крупнейшем из спутников Сатурна. Ученые давно считают, что Титан — одно из самых привлекательных мест в Солнечной системе с точки зрения возможности найти жизнь.
В связи с этим спутник расценивается как перспективная цель для отправки туда космической миссии с возможной посадкой спускаемого аппарата.
Прогресс в изучении Титана стал наблюдаться с началом прибытия к системе Сатурна американского аппарата Cassini, который много лет изучает саму планету, ее кольца и многочисленные спутники. На снимках Cassini Титан выглядит как шар с мутными границами — из-за того, что обладает толстой атмосферой. Однако радарные изображения, сделанные аппаратом Сassini, ранее показали, что поверхность спутника состоит из водяного льда и «водоемов», заполненных жидкими углеводородами, в основном метаном. На Титане метан и этан выпадают из атмосферы в виде дождей, заполняют глубокие моря и озера.
Эти же вещества выбрасываются в атмосферу криовулканами. «Атмосфера Титана очень сложная, и в ней синтезируются сложные органические молекулы — кирпичики жизни, — пояснила автор исследования Цирил Грима из Института геофизики при Университете Техаса в Остине. — Она может работать как лаборатория, в которой мы можем увидеть, как основные молекулы превращаются в более сложные, способные привести к возникновению жизни».
Измерения радаром были проведены во время пролетов Cassini близ Титана в 2007–2015 годах. Аналогичная радарная техника применялась при выборе плоских районов на Марсе для посадки спускаемого аппарата InSight, которая намечена в следующем году.
Проанализировав данные, собранные радаром Cassini во время пролета Титана, ученые смогли измерить высоту волн на поверхности трех гигантских озер. Это крупнейшее на Титане море Кракена, море Лигеи и море Пунги. «Есть огромный интерес в том, чтобы когда-нибудь послать аппараты в эти моря, и, чтобы это сделать, мы хотели бы иметь спокойное место для посадки, и нам бы не хотелось иметь дело с ветром», — пояснила доктор Грима. <1>Анализ данных показал, что высота волн в этих трех озерах не превышает одного сантиметра, а длина волн — двадцати сантиметров. При этом наклон поверхности волн варьируется от 1,1 до 2,4 градусов. «Наше исследование показывает, что, поскольку волны не очень высоки, ветры на Титане скорее всего не сильные», — пояснила исследовательница.
«Эта работа является независимым измерением волнения моря и помогает наложить ограничения на высоту и природу любых ветровых волн», — считает соавтор Алекс Хайес из Корнелльского университета. Известно, что волны на поверхности морей на Земле возникают из-за движения воздуха, молекулы которого увлекают за собой молекулы воды, передавая ей свою кинетическую энергию. В свою очередь, ветер — результат конвекционных процессов в атмосфере, которые возникают из-за неравномерного нагрева земной поверхности Солнцем.
Слабая освещенность и низкая температура на Титане, по-видимому, указывают на относительно безветренную погоду и гладь морей. «Результаты показывают, что, похоже, мы находимся на пределе генерации волн, когда разные участки моря переходят от спокойного к волнующемуся состоянию», — пояснил Хайес. Работа ученых опубликована в журнале Earth and Planetary Science Letters.