Хотя спутник Сатурна Титан и заметно крупнее нашей Луны, особое внимание он привлекает не потому. Это единственный спутник в Солнечной системе, обладающей собственной атмосферой. Да еще какой: давление у поверхности здесь примерно в 1,5 раза выше, чем на Земле. Она более чем на 95% состоит из азота. Откуда она взялась, почему и как появилась? Это – вопросы, весьма интригующие ученых.

По выражению планетолога Кэтрин Нейш (Catherine Neish), «атмосфера Титана – одна из главных загадок Солнечной системы». Действительно, спутников, самых разных, нам известны сотни, огромных и крохотных, но ни на одном из них атмосферы нет. Титан – исключение.

Вообще у ученых существуют сомнения в том, что Титан и его атмосфера сконденсировались некогда из общего газопылевого облака. Звучат предположения о том, что плотная азотная атмосфера могла появиться много после того, когда сам спутник уже был сформирован. Однако данные, полученные миссией Cassini-Huygens в начале 2000-х, подвергли сомнению этот взгляд на проблему. Дело в том, что если азот атмосферы был некогда уловлен гравитацией Титана, то вместе с ним должен был улавливаться и удерживаться и аргон – газ более тяжелый, чем азот, и довольно распространенный в прошлом Солнечной системы. Однако никаких следов аргона в современной атмосфере Титана не наблюдается – а значит, она является для спутника «поздним приобретением».

Имеются, впрочем, и альтернативные версии происхождения азота в атмосфере Титана – например, из атмосферного же аммиака, в результате фотохимических реакций, или же под действием химических превращений в гидротермальных нишах самого спутника. Однако и эти гипотезы не согласуются с данными Cassini-Huygens (подробнее о миссии читайте в нашей заметке «За туманом»).

Наконец, не так давно было высказано мнение о том, что азот стал продуктом массивной бомбардировки Титана кометами, астероидами и другими крупными объектами. Врезаясь в богатый аммиаком лед поверхности спутника, они поднимали большие его количества вверх и стимулировали разложение до чистого азота.

Эта гипотеза была проверена в лаборатории японским исследователем Ясушито Секина (Yasuhito Sekine) и его коллегами. Они моделировали возможный процесс, с помощью лазера разгоняя микрочастицы золота, платины и меди до нужных скоростей и бомбардируя ими смесь водного и аммиачного льда. Удары на скорости более 5,5 км/с приводили к выделению достаточного количества тепла для того, чтобы лед превращался в газообразную смесь водорода, азота и воды.

Действительно, подобное вполне могло происходить на Титане между 3,8 и 4 млрд. лет назад, в период Поздней тяжелой бомбардировки, когда практически все внутренние области Солнечной системы подверглись массивному «обстрелу» космическими телами. По расчетам, интенсивность этой бомбардировки была вполне достаточной для того, чтобы на Титане происходило примерно то же, что и в лаборатории Ясушино Секины.

По публикации ScienceNOW