Озёра на Титане образуются из-за растворения пород

Радарные изображения северного полюса Титана с врезками, демонстрирующими озёрами (слева) и крупные моря (справа). Все данные для иллюстраций собраны аппаратом Cassini

(иллюстрация T. Cornet, ESA, NASA/JPL-Caltech/ASI/USGS; слева и справа: NASA/ESA).

Озёра на поверхности Титана сосредоточены в полярных регионах, где осадков больше, а значит, и эрозия сильнее

(иллюстрация NASA Cassini).

Насколько известно науке на сегодняшний день, помимо Земли, спутник Сатурна Титан является единственным телом Солнечной системы, на котором есть моря и озёра. Однако температура на поверхности луны этого газового гиганта крайне низка — около -180 °С, да и "водоёмы" заполнены вовсе не водой, а жидкими углеводородами, метаном и этаном.

Так называемые озёра и моря Титана, которые представляют собой топографические низины, являются отличительной чертой полярных областей небесного тела. Космический аппарат Cassini определил две формы таких низин: на сатурнианском спутнике имеются широкие моря по несколько сотен километров в диаметре (их "подкармливают" сети ручьёв, похожие на реки) и мелкие неглубокие озёра с закруглёнными краями и крутыми берегами, которые обычно находятся в равнинных районах. Также на спутнике имеются низины, не заполненные никакой жидкостью.

Озера, как правило, не связаны с реками, и потому планетологи полагали, что они подпитываются регулярными осадками и подземными "водами". Учёные ранее установили, что некоторые озёра Титана высыхают, а затем наполняются вновь в течение 30-летнего сезонного цикла, рассказывается в пресс-релизе NASA.

В ходе нового исследования планетологи задались вопросом о том, как изначально сформировались низины на сатурнианском спутнике — те самые, которые позднее превратились в озёра. Для того чтобы найти ответ на этот вопрос, учёные обратились к геологии родной планеты.

Исследователи поняли, что озёра Титана чрезвычайно напоминают карстовые так называемые отрицательные формы рельефа, распространённые на Земле. Этот тип земного ландшафта возникает в результате эрозии растворимых пород, таких как известняк и гипс, под действием подземных вод и осадков, которые просачиваются сквозь скалы. Со временем это явление приводит к образованию пещер и воронок в регионах с влажным климатом и солевых ям в регионах с сухим климатом.

Скорость эрозии зависит от таких факторов, как химический состав пород, количество осадков и температура поверхности. И несмотря на то, что все эти факторы сильно отличаются у Земли и Титана, сам процесс может быть схожим.

Озёра на поверхности Титана сосредоточены в полярных регионах, где осадков больше, а значит, и эрозия сильнее
(иллюстрация NASA Cassini).

Команда, работающая под руководством Томаса Корнета (Thomas Cornet) из Европейского космического агентства (ЕКА), рассчитала, сколько потребуется времени для того, чтобы эрозия растворимых пород привела к образованию низин, которые мы наблюдаем сегодня. Учёные предположили, что поверхность покрыта твёрдым органическим материалом, и что главным растворителем выступают жидкие углеводороды. Также команда учла все современные климатические модели Титана.

Расчёты показали, что в дождливом полярном регионе на формирование одной титановой низины глубиной в 100 метров уйдёт около 50 миллионов лет. Об этом и других выводах учёные рассказали в статье издания Journal of Geophysical Research.

"Мы сравнили скорость эрозии органики в жидких углеводородах на Титане и карбонатных, а также эвапоритовых минералов в жидкой воде на Земле. Оказалось, что скорость формирования низин на Титане в 30 раз ниже, чем на нашей планете, так как титановый год длится дольше, а дожди идут только в летний период. Тем не менее, мы считаем, что процесс растворения играет ведущую роль в формировании озёр", — говорит Корнет.

Кроме того, учёные подсчитали, сколько времени потребуется на формирование низины в более низких широтах, где количество осадков ещё меньше. Оказалось, что при тех же параметрах этот процесс займёт 375 миллионов лет, что согласуется с относительной редкостью озёр и морей в этих географических точках.