Титан може не мати океану: вчені переглянули дані Cassini

У 2008 році місія NASA Cassini зробила важливе відкриття: під поверхнею Титана, найбільшого супутника Сатурна, може існувати величезний водяний океан. Однак повторний аналіз даних місії вказує на складнішу картину. Дослідники з Лабораторії реактивного руху NASA у Південній Каліфорнії дійшли висновку, що внутрішня структура Титана швидше складається з льоду з шарами слизької маси та невеликими кишенями теплої води, які утворюються поблизу його кам'янистого ядра.

Результати дослідження опубліковані у журналі Nature. Вони можуть змінити розуміння вченими Титана та інших крижаних супутників у Сонячній системі. Джулі Кастільо-Рогес, старший науковий співробітник Лабораторії реактивного руху та співавтор дослідження, зазначила: «Це дослідження підкреслює силу архівних даних планетарної науки. Важливо пам'ятати, що дані, зібрані цими дивовижними космічними апаратами, живуть далі, тому відкриття можна робити роками або навіть десятиліттями пізніше, коли методи аналізу стають більш досконалими».

Для дистанційного вивчення планет, супутників та астероїдів вчені аналізують радіочастотні комунікації між космічними апаратами та мережею далекого космосу NASA. Оскільки тіло супутника може мати нерівномірний розподіл маси, його гравітаційне поле змінюється під час прольоту космічного апарату, що призводить до незначного прискорення або уповільнення. Ці зміни швидкості змінюють частоту радіохвиль, що йдуть до космічного апарату та від нього. Цей ефект називається доплерівським зсувом. Його аналіз дає уявлення про гравітаційне поле супутника та його форму, яка може змінюватися з часом під час обертання в гравітаційному полі материнської планети.

Це зміщення форми називається припливним згинанням. У випадку Титана величезне гравітаційне поле Сатурна стискає супутник, коли той наближається до планети під час свого злегка еліптичного обертання, і розтягує його, коли він найдальше. Таке згинання створює енергію, яка втрачається у формі внутрішнього нагрівання.

Коли вчені місії проаналізували радіочастотні дані, зібрані під час десяти близьких підходів Cassini до Титана, вони виявили, що супутник згинається настільки сильно, що дійшли висновку про наявність рідкого внутрішнього середовища. Адже тверда внутрішня структура згиналася б набагато менше.

Нове дослідження пропонує інше пояснення цієї гнучкості: внутрішня структура складається з шарів, що містять суміш льоду та води, що дозволяє супутнику згинатися. У цьому сценарії між припливним впливом Сатурна та моментом, коли супутник показує ознаки згинання, існує затримка в кілька годин. Слизька внутрішня структура також демонструвала б сильнішу ознаку розсіювання енергії в гравітаційному полі супутника, ніж рідка, оскільки ці слизькі шари генерували б тертя та виробляли тепло, коли кристали льоду труться один об одного.

Флавіо Петрікка, постдокторант Лабораторії реактивного руху та провідний автор дослідження, застосував нову техніку обробки даних, щоб зменшити шум у даних. Це виявило ознаку, яка вказує на сильну втрату енергії глибоко всередині Титана. Дослідники інтерпретували цю ознаку як таку, що походить від шарів слизької маси, покритих товстою оболонкою твердого льоду.

Петрікка додав: «Хоча Титан може не мати глобального океану, це не виключає його потенціалу для життя, якщо припустити, що життя могло сформуватися на Титані. Насправді, я думаю, це робить Титан більш цікавим».