< Рабочая группа по проекту «Венера-Д» обсудила задачи и возможности изучения Венеры

«Волшебные острова» в озерах Титана вызваны всплывающими пузырьками

Растворимость азота в углеводородной жидкости, наполняющей озера и реки на Титане, сильно зависит от ее состава и температуры. При повышении температуры или при увеличении доли этана в жидкости растворимость азота резко падает, и он выделяется в виде множества пузырьков. Скорее всего, именно поля всплывающих пузырьков отвечает за феномен «волшебных островов», то появляющихся, то исчезающих в озерах Титана.

---

Владислава Ананьева

Исследователи из Лаборатории реактивного движения провели лабораторное моделирование поведения смесей из жидкого метана и этана с растворенным в них газообразным азотом при температурах и давлениях, царящих на поверхности Титана. Как оказалось, азот хорошо растворяется в холодном жидком метане, но хуже – в смеси метана и этана, также растворимость азота падает при повышении температуры. При изменении условий углеводородная жидкость может резко «вскипать», образуя множество азотных пузырьков.

Различные озера Титана имеют разный химический состав. Хотя все они наполнены жидкостью, состоящей из смеси метана, этана и растворенного азота, доля этих веществ от места к месту и от сезона к сезону меняется. Если дождевые капли состоят преимущественно из метана, то в жидкости озер доля этана может превышать половину. После метановых ливней в реках течет метан, насыщенный растворенным азотом, при впадении такой реки в этановое озеро азот выделится в виде мириадов пузырьков. Также пузырьки образуются при повышении температуры озерной жидкости, вызванной, например, наступлением лета. Всплытие пузырьков к поверхности происходит гораздо медленнее, чем на Земле, из-за низкой силы тяжести на Титане.

Еще одной причиной, приводящей к появлению пузырьков, может стать замерзание этановых озер. В отличие от водяного льда, твердый этан плотнее жидкого и тонет сразу после образования, поэтому этановые озера замерзают со дна. В твердом этане азот почти не растворяется, поэтому при кристаллизации этана «лишний» азот также выделяется в виде пузырьков. В целом, «вскипание» озерной жидкости на Титане – гораздо более распространенный процесс, чем считалось ранее.

Видеоролик, иллюстрирующий образование азотных пузырьков в замерзающем жидком этане: https://www.youtube.com/watch?v=HjTrlvbauOw

Именно вскипание азота, скорее всего, и отвечает за появление и исчезновение в озерах Титана загадочных «волшебных островов», обнаруженных на радарных снимках. Гладкая поверхность озера плохо рассеивает радиоволны и на радарных изображениях выглядит темной. Во время нескольких пролетов радар «Кассини» фиксировал появление на темной озерной глади ярких (шершавых) пятен, напоминающих острова – притом, что очертания остальной береговой линии не менялись. Среди гипотез, объясняющих появление «волшебных островов», называлось образование волн, всплывание некой органической пены (по аналогии с пемзой) и формирование пузырьков.

---