Вчені з Центру космічних польотів імені Годдарда залучили телескоп James Webb (JWST) для вивчення Титана. Йому вдалося вперше виявити докази конвекції хмар у північній півкулі супутника над ділянкою озер і морів. Крім того, JWST виявив ключову вуглецевмісну молекулу, яка дає уявлення про хімічні процеси в атмосфері Титана.
Погода на Титані
Титан — єдине місце в Сонячній системі, де погода схожа на земну, в тому сенсі, що там є хмари та дощі на поверхні. Тільки якщо на нашій планеті ключову роль відіграє вода, то наріжним каменем погодних циклів Титана є метан. Він випаровується з поверхні та підіймається в атмосферу, де конденсується, утворюючи метанові хмари. Іноді він потім випадає у вигляді дощу на поверхню, де водяний лід відіграє роль твердих порід.
У 2022–2023 роках команда дослідників із NASA провела серію спостережень Титана, у яких був залучений JWST і один із наземних телескопів-близнюків обсерваторії Кека. Вони не тільки показали наявність хмар у середніх і високих північних широтах Титана, де зараз літо, а й виявили, що вони згодом підіймаються на більшу висоту. Це важливо, оскільки більшість озер і морів Титана розташовані в його північній півкулі, а випаровування з вуглеводневих резервуарів супутника є основним потенційним джерелом метану.
На Землі найнижчий шар атмосфери (тропосфера), простягається на висоту близько 12 км. Однак на Титані, де нижча гравітація дозволяє атмосферним шарам розширюватися, тропосфера простягається приблизно до позначки в 45 км. Спостереження в інфрачервоному діапазоні дозволили астрономам оцінити висоту хмар і відстежити їх переміщення, хоча їм і не вдалося безпосередньо побачити випадіння опадів.
Складна хімія атмосфери Титана
Титан має великий астробіологічний інтерес завдяки своєму складному вуглецевмісному хімічному складу. Органічні молекули складають основу всього живого на Землі. Їхнє вивчення в такому світі, як Титан, може допомогти вченим зрозуміти процеси, які призвели до зародження життя на нашій планеті.
Основним компонентом, який визначає більшу частину хімії Титана, є метан. Він розщеплюється сонячним світлом або енергійними електронами з магнітосфери Сатурна, а потім рекомбінує з іншими молекулами, утворюючи такі речовини, як етан і складніші вуглецевмісні молекули.
Дані, отримані «Веббом», дозволили виявити ключовий відсутній фрагмент для розуміння хімічних процесів: метил (CH3). Ця молекула, яка називається «вільним радикалом» (тому що у неї є «вільний» електрон, який не входить у хімічний зв’язок), утворюється під час розщеплення метану. Виявлення цієї речовини означає, що вчені вперше зможуть побачити хімічні процеси атмосфери Титана в дії, а не тільки їхні вихідні інгредієнти та кінцеві продукти.
Майбутнє атмосфери Титана
Такий хімічний склад вуглеводнів має довгострокові наслідки для майбутнього Титана. Коли метан розпадається у верхніх шарах атмосфери, частина його рекомбінує, утворюючи інші молекули, які в кінцевому підсумку знову опиняються на поверхні в тій чи іншій хімічній формі, а частина водню випаровується з атмосфери.
Схожий процес колись відбувався на Марсі, де молекули води розпадалися, а утворений водень випаровувався в космос. У результаті утворилася суха, пустельна планета, яку ми бачимо сьогодні. Це означає, що якщо на Титані немає будь-якого постійного джерела для поповнення метану, у майбутньому його запаси можуть виснажитися. Коли він зникне, супутник перетвориться на безатмосферний світ пилу та дюн, що чимось нагадує Марс.
Раніше ми розповідали про те, як учені оцінили потенціал біомаси гіпотетичного підповерхневого океану Титана.
За матеріалами NASA
