Клатратная кора титана

Крупнейший спутник Сатурна Титан — единственное, кроме Земли, космическое тело Солнечной системы, на поверхности которого есть одновременно атмосфера и жидкие реки, озера и моря. Из-за очень низкой температуры они состоят из смеси жидкого метана и этана, а твердая поверхность спутника состоит из водяного льда. Полет космической миссии к нему запланирован на 2028 год, а возврат — на 2034 год. Пока же планетологи не знают многих деталей строения Титана.

Снимки, полученные во время миссии НАСА Кассини-Гюйгенс к Сатурну, выявили на Титане всего 90 кратеров, причем большинство скорее всего не связаны с ударами космических тел, а образовались

в естественных геологических процессах. Интересно, что они гораздо менее глубокие, чем кратеры того же диаметра в ледяной коре спутника Юпитера Ганимеда. Планетологи предположили, что это могло произойти из-за эрозии под влиянием жидких атмосферных осадков или из-за нанесенного в кратеры песка.

Астрофизики Гавайского университета в Маноа под руководством научного сотрудника Лорен Шурмайер (Lauren R. Schurmeier) предлагают иное объяснение. Они считают, что уменьшение глубины кратеров связано с увеличением текучести ледяной поверхности, которая вызвана клатратным слоем в верхней коре спутника. Клатрат представляет собой разновидность твердого водяного льда с молекулами метана, встроенными в кристаллическую структуру льда. Запертый метан может также служить изолятором тепла для ледяных слоев под ним.

Ученые построили компьютерную модель явления и выяснили, что клатратная кора толщиной в 5–10 километров действительно увеличивает текучесть поверхности и ее нагрев. В результате кратеры вообще могут исчезнуть менее чем за тысячу лет. Их обмеление может происходить со скоростью быстродвижущихся арктических ледников Земли. Однако полностью стереть следы границ кратеров может только совместное действие нескольких процессов.

Клатратный слой также объясняет происхождение богатой парниковым газом атмосферы Титана и облегчает уточнение его углеродного цикла. Интересно, что сейчас клатратные гидраты в сибирской вечной мерзлоте и на арктическом морском дне также высвобождают метан. Ученые отмечают, что относительно теплая и текучая оболочка Титана из водяного льда должна очень медленно перемешиваться из-за конвекции в нем. Астрофизики считают, что из-за этого биомаркеры жизни под ледяным панцирем обязательно будут вынесены на поверхность и космические аппараты смогут их обнаружить (The Planetary Science Journal).