100 великих загадок астрономии

С тех пор, как в 1655 году Христиан Гюйгенс открыл Титан, о нем мало что было известно. Под завесой облаков скрывалось, по словам астрономов, «самое большое белое пятно на карте Солнечной системы». Титан – единственный спутник в нашей планетной системе, окруженный плотной атмосферой, непроницаемой для оптики телескопов. Она состоит в основном из азота с примесью метана. Ее толщина достигает 300 километров. Близ поверхности Титана ее плотность примерно в 5 раз выше, а давление – в 1,5 раза выше, чем на нашей планете. Пока ученые не могут ответить на вопрос, почему у Титана такая мощная атмосфера, в то время как другие луны ее лишены.

Известный американский астроном Карл Саган после полетов зондов «Вояджер-1 и -2» первым предположил, что эта воздушная оболочка по своему составу весьма похожа на атмосферу нашей планеты в далеком прошлом. Процессы, протекающие на Титане, напоминают то, что происходило на Земле незадолго до того, как там зародилась жизнь. С тех пор разговоры об этом слышатся постоянно, хотя, по мнению ряда астрономов, сама постановка вопроса ошибочна. «Мы не можем точно установить, как выглядела тогда атмосфера Земли. Судя по имеющимся у нас моделям, она состояла в основном из азота и углекислого газа. Метан же в ней стал появляться благодаря бактериям», – отмечает геохимик Джеймс Кастинг из Пенсильванского университета.

Карта Титана

Наблюдения, проведенные в середине 2000-х годов зондами «Кассини» и «Гюйгенс», позволили узнать немало нового о Титане. Так, в июле 2006 года близ его северного полюса были обнаружены обширные темные области: сигналы радиолокатора буквально «тонули» в них. По мнению участника проекта «Кассини» Ларри Содерблома и его коллег, описавших свое открытие на страницах журнала «Nature», зонд обнаружил на Титане настоящий «озерный край». Здесь простирались десятки озер, достигавших в поперечнике от 3 до 70 километров. Они были заполнены очень чистой, прозрачной жидкостью – смесью метана и этана.

Три самых крупных озера, открытых на Титане, назвали «морями»: море Кракена, море Лигеи и море Пунги. Площадь каждого превышает 100 тысяч квадратных километров, а море Кракена можно сравнить с Каспийским морем. Его площадь – около 400 тысяч квадратных километров.

Озера распределены очень неравномерно. Ими покрыта примерно десятая часть всего северного полушария, в то время как в южном полушарии они занимают лишь 0,4 %. Первоначально астрономы полагали, что это объясняется различным составом грунта на Титане – тем, что в южной части планеты жидкость легче просачивается в грунт. Однако анализ его химического состава не выявил предполагаемых различий. Поэтому возникла догадка, что карта Титана разительно меняется в зависимости от сезона. В последние годы дожди шли в основном в северном полушарии, и здесь образовались многочисленные озера, в то время как на юге наступила засуха. Проблема в том, что эта гипотеза может объяснить лишь появление озер глубиной несколько метров. Однако в среднем их глубина на Титане составляет несколько сотен метров. За пятнадцать лет, пока в этой части планеты идут затяжные дожди (год здесь длится 29,5 земных лет), озера такой глубины не могут появиться или полностью высохнуть. Может быть, осадки, выпадающие на Титане, распределены очень неравномерно? Метан, испаряясь в южном полушарии планеты, перетекает на север и там проливается дождями – поэтому там больше озер?

Мы наблюдаем на этой луне настоящий круговорот метана – подобно круговороту воды на Земле. Он встречается в жидком, газообразном и твердом состояниях – все зависит от температуры и атмосферного давления. В зимний период метан конденсируется, а затем в виде осадков выпадает на поверхность, где скапливается в ложбинах или испаряется, чтобы вновь просыпаться снегом или пролиться дождем. В летнее время он стремительно испаряется; озера мелеют или полностью пересыхают. Нигде в Солнечной системе мы не встречаем ничего подобного.

А не могут ли эту планету населять микроорганизмы, выделяющие метан? Некоторые исследователи уже высказывали догадку, что на Титане могла бы возникнуть жизнь в виде бактерий, питающихся «углеводородным снегом» и выделяющих метан.

По мнению французского химика Даниэля Кордье, микроорганизмы, обитающие в озерах и морях метана, могли бы использовать энергию, которая получается при реакции водорода и ацетилена. Впрочем, его коллеги настроены скептично. Ведь для выживания микробов важно не столько наличие ацетилена в озерах, сколько постоянное перемешивание углеводородов. Только благодаря этому ацетилен и водород могут вступать в реакцию.

Энтузиастов разочаровали и данные, собранные зондом «Гюйгенс»: метан поступает в атмосферу главным образом из глубин планеты, а не с ее поверхности. «Этот метан не биологического происхождения, а геологического: он высвобождается из недр Титана, где скопился еще в пору его формирования», – отмечает американский астроном Хассо Ниманн.