У 2014 році місія «Кассіні-Гюйгенс» виявила у морях та озерах Титана, супутника Сатурна, яскраві плями, що переміщувалися з часом. Довгий час вчені не могли зрозуміти, що це за дивне явище. Схоже, тепер пояснення знайдено: про великі айсберги (правда, зовсім не з водного льоду).
Титан — це другий за величиною супутник Сонячної системи, діаметром близько 5150 кілометрів, за площею поверхні більше Євразії та Африки разом узятих. Він обертається навколо Сатурна, тобто такий далекий від Сонця, що отримує у сотню разів менше сонячної енергії на одиницю площі, ніж Земля. Тому температура його поверхні майже -180 градусів. Відповідно, його поверхня складена з льодів, а місцевий аналог піщаних дюн включає навіть нафталін. На супутнику чимало річок, озер та морів. Але наповнені вони не водою, а рідким етаном, пропаном та метаном. Загальний обсяг вуглеводнів у цих морях у кілька разів більший, ніж усі відомі запаси такого роду на Землі.
Дослідження Титану вкрай утруднено, тому що його в основному азотна атмосфера вчетверо щільніша за земну (тиск на поверхні в півтора раза вище земного). У настільки щільній та холодній атмосфері постійно панує щільний серпанок та хмари. Спостерігати через них у видимому та ряді інших діапазонів дуже складно. У 2005 році посадковий апарат «Гюйгенс» здійснив там першу (і поки що останню) в історії м’яку посадку за межами орбіти Марса, серйозно збільшивши наші знання про Титана, проте багато речей залишилися неясними. З 2014 року апарат «Кассіні» виявив, за допомогою радара, якісь яскраві плями в морях Титану, причому ці плями згодом змінювали своє місцезнаходження. Це викликало досить серйозний подив. Ідея про плаваючу кригу тут напрошувалася, але що це був за лід?
Річ у тому, що основний компонент морів супутника Сатурна — рідкий етан з домішкою рідкого метану, щільністю близько 0,6 тонни на кубометр. Тобто йдеться про дуже легку рідину. Однак твердий в основному етановий лід у таких умовах не особливо добре плаває — він повинен бути важчим за оточуючу його рідину. Крім того, рідкий етан і метан мають набагато менший поверхневий натяг, ніж вода, що додатково ускладнює плавання в ньому для щільних об’єктів. Нарешті, чисто етановий формується лише за температур нижче -182.
Однак на Титані така щільна атмосфера, що сезонні коливання температури навіть у полюсів вкрай незначні. Отже, стійкий твердий етан там малоймовірний. Раніше можливість плавання вуглеводневих крижин в умовах Титану намагалися обґрунтувати їх великою пористістю: якщо вона перевищує п’ять відсотків, такий лід зможе плавати. Однак залишилося незрозумілим: з чого можуть складатися такі пористі льоди.
Автори нової роботи, опублікованої в Geophysical Research Letters, підійшли до проблеми з іншого боку. Вони зазначають, що в атмосфері Титану неминуче повинні утворюватися молекули значно важче і азоту, і метану (двох основних газів місцевої газової оболонки). Отже, вони повинні випадати на поверхню, на кшталт земного снігу. Тільки місцевий сніг складатиметься багато в чому з нітрилів (сполуки вуглецю, водню та азоту), вуглеводнів з потрійним зв’язком та бензолів.
За допомогою розрахунків дослідники з’ясували, що подібний сніг, що складається з ціаністого водню, згодом може утворити кригу з високою пористістю до 25-60 відсотків за обсягом. У такому разі, якщо йдеться про море багате на етан, цей лід зможе плавати в ньому. Автори роботи зазначають, що лід альтернативного складу матиме суттєві проблеми із тривалим плаванням у морях Титану.
У той же час, зазначають вони, такі пористі льоди навряд чи утворюються безпосередньо з вуглеводневих «сніжинок», що падають у моря та озера. Вони повинні бути занадто малих розмірів, щоб проплавати досить довго і не потонути. Більш ймовірно, що такий «сніг» падає на береги морів Титану і встигає утворити там більші грудки, а потім хвилі підмивають пухкий лід, що утворився, і відколюють від нього великі ділянки, як це відбувається з айсбергами в земних морях.
Подібний сценарій, зазначають вчені, може пояснити ще одну незвичну особливість морів та озер супутника Сатурна: відсутність на них великих хвиль. У зоні насиченої плаваючим льодом формування та стійке існування великих хвиль серйозно утруднено.
Варто зазначити, що такі роботи мають далеко не теоретичне значення. Титан — одне з найцікавіших для досліджень місць Сонячної системи. І справа не лише в його екзотичних вуглеводневих морях, а й у тому, що під ними. У глибині супутника лежать великі підповерхневі водні океани. У перспективі їх розумно вивчити щодо життя. Однак потрібні для цього місії потребують важкого обладнання. У 2005 році «Гюйгенс» сів на поверхню, яка здавалася твердою під час планування місії, але на практиці виявилася близькою до болота. Поліпшення розуміння складу поверхні Титану необхідне успішності майбутніх висадок там.