Спутник Сатурна Титан — одно из самых интригующих тел в нашей Солнечной системе. Плотная атмосфера и озера жидкого метана делают его одновременно красивым и причудливым, а также заманчивой целью для тех, кто ищет внеземную жизнь. Для меня, однако, самой удивительной вещью (на данный момент) было открытие, заключающееся в том, что Титан метеорология. Есть что-то необычное в том, чтобы представить жидкий метан, падающий дождем на другой мир – это так похоже на наш опыт, но так сильно отличается. Земля имеет знакомый гидрологический цикл; На Титане существует инопланетный метановый цикл.
В письме, опубликованном в ПриродаИсследователи описывают модель, которая успешно имитирует некоторые ключевые аспекты погоды Титана. Модель предлагает возможные объяснения некоторых причудливых особенностей Луны, которые долгое время вызывали недоумение.
Предыдущие попытки понять структуру метановых озер и облачных систем вызывали как знакомые, так и причудливые явления. включая топографию поверхности, криовулканизм, сезонные закономерности атмосферной циркуляции и даже подземную «таблицу метана». Исследователи попытались смоделировать климатическую систему Титана с помощью простых моделей, но серьезные различия с наблюдениями не удалось обнаружить. объяснение.
Хотя есть свидетельства эрозии рек вблизи экватора, метановые озера Луны расположены вблизи полюсов — в первую очередь северного полюса. Однако было замечено, что облака являются обычным явлением в южном полушарии и редкими к северу от экватора.
Чтобы сделать следующий шаг, исследователи из Калифорнийского технологического института и НАСА построили более сложную трехмерную глобальную климатическую модель Титана. Он по-прежнему содержит серьезные упрощения: поверхность моделируется как резервуар жидкого метана различной толщины, а его поток регулируется простой диффузией. Но модель учитывает гораздо более сложные атмосферные процессы.
Как и предыдущая работа, новое моделирование показывает, что озера Титана ограничены полюсами из-за низких температур там. Атмосферная циркуляция переносит метан к летнему полюсу, где, по словам исследователей, он становится «холодной ловушкой».
Высокое альбедо (отражательная способность) Титана предотвращает попадание большей части поступающей солнечной радиации на поверхность. В результате атмосфера довольно стабильна, поскольку нагревается преимущественно сверху, а не снизу. Большая часть солнечной энергии, которая достигает поверхности на полюсах, идет на испарение метана из озер, что дестабилизирует атмосферу и вызывает конвекцию, создавая облака.
Южное полушарие в настоящее время наклонено к Солнцу, и модель показывает, что это является причиной той облачности, которую мы там видели. Поскольку в южном регионе много метана, который можно испарять, и он получает наибольшее количество прямой радиации, именно здесь сейчас наблюдается атмосферное воздействие.
Год Титана длится около 30 земных лет, и в настоящее время он переходит в лето северного полушария. (Если вы из тех, кто считает, что весна никогда не сможет закончить зиму как можно скорее, не переезжайте на Титан.) Авторы предсказывают, что мы в течение следующих нескольких лет облачность начнет смещаться в северное полушарие, где она будет сохраняться в течение следующих нескольких лет. десятилетие. Поскольку атмосферная циркуляция смещается к северному полюсу, уровень озер там также должен повыситься.
В прошлом некоторые предполагали, что метановые озера возле северного полюса могут быть более обильными только зимой. Это означает, что по мере смены времен года мы ожидаем, что качели склонятся в сторону более крупных южных озер. Однако авторы указывают, что эта асимметрия сохраняется в модели. Это результат формы орбиты Сатурна, из-за которой лето в северном полушарии становится длиннее и прохладнее, чем лето в южном. Это приводит к тому, что на севере скапливается больше жидкого метана.
Предсказания этой статьи легко проверить: просто запишите в своем календаре на 2016 год встречу, на которой написано: «Проверьте погоду Титана». Прогноз: максимальная температура -180°C, облака на севере и вероятность ошеломляющих явлений. душ.
Природа, 2011. ДОИ: 10.1038/природа10666 (О DOI).
Изображение в листинге по Изображение предоставлено НАСА/Лаборатории реактивного движения/SSI.
