Новый взгляд на Титан: подо льдом не океан, а каша из снега

На протяжении почти двадцати лет научное сообщество пребывало в уверенности: под плотной оранжевой атмосферой крупнейшего спутника Сатурна скрывается обширный океан жидкой воды. Эта гипотеза, основанная на данных миссии «Кассини», казалась краеугольным камнем в понимании природы загадочного мира. Однако свежий анализ той же информации, проведённый с применением новых методов обработки сигналов, рисует иную картину. Оказывается, недра Титана представляют собой не водный резервуар, а толстый слой высокоплотного льда и ледяной шуги, перемежающейся изолированными карманами с жидкостью.

Пересмотр данных: ключ — в задержке приливов

Идея о подлёдном океане зиждилась на наблюдениях за тем, как гравитация Сатурна деформирует Титан, растягивая и сжимая его при движении по орбите. Если бы под ледяной корой находилась глобальная жидкая прослойка, она позволяла бы коре свободно изгибаться. Повторное изучение радиометрических данных с «Кассини» выявило критический нюанс: поверхность Титана реагирует на гравитационное воздействие планеты‑гиганта с задержкой в 15 часов. Для жидкого океана, который гасит приливные силы, такая временная пауза была бы невозможна — реакция была бы практически мгновенной. Обнаруженная задержка указывает на вязкую, «густую» внутреннюю структуру, для деформации которой требуется больше энергии.

Расчёты показали, что мощность приливного нагрева в недрах Титана составляет около 4 тераватт, что на порядок превышает тепло от радиоактивного распада элементов и гораздо выше значений, предсказанных для модели с океаном. Этот высокий уровень рассеяния энергии окончательно склонил чашу весов в пользу модели без сплошного водного слоя.

Новая модель: шуга, давление и карманы с водой

Согласно обновлённым представлениям, внутреннее строение Титана напоминает не водный мир, а нечто среднее между рыхлым снегом и кашей — шугой. Под внешней ледяной оболочкой толщиной около 170 километров залегает слой высокоплотного льда мощностью почти 400 километров, находящийся на грани плавления из‑за колоссального давления. Именно в этой вязкой, нагретой массе, по мнению учёных, и происходит основное рассеяние приливной энергии.

Хотя глобального океана нет, в этой ледяной толще могут существовать многочисленные изолированные резервуары с жидкой водой. Компьютерное моделирование показывает, что даже при доле жидкости всего в 1 % от объёма гидросферы общий объём этой воды может быть сопоставим с объёмом всего Атлантического океана на Земле. Более того, условия в этих «карманах» могут быть даже более благоприятными для сложной химии, чем в разбавленном океане. При замерзании лёд вытесняет соли и другие растворенные вещества, что потенциально обогащает остающуюся жидкость питательными веществами, создавая концентрированные рассолы.

Почему это не конец для надежд на жизнь

Отсутствие сплошного океана не делает Титан менее интересным с точки зрения астробиологии, а лишь смещает фокус исследований. Учёные указывают на две принципиально возможные среды обитания. Первая — это подповерхностные водные карманы, где условия могут напоминать земные, особенно если в каменном ядре спутника, как предполагают некоторые исследования, содержится значительное количество древней органики — до 28 % от его массы. Эта органика, поднимаясь через толщу льда, могла бы снабжать потенциальные экосистемы необходимыми строительными блоками.

Вторая среда — уникальная поверхность самого Титана. Это единственное, кроме Земли, тело в Солнечной системе со стабильной жидкостью на поверхности, пусть это и реки и озёра из жидких метана и этана. Эксперименты показывают, что в специфических условиях атмосферы Титана, богатой углеводородами, могут формироваться сложные органические молекулы, включая азотистые основания — «кирпичики» ДНК и РНК. Существуют гипотезы, что в этой метановой среде могут даже спонтанно образовываться стабильные структуры, похожие на клеточные мембраны.

Окончательную точку в дискуссии о внутреннем строении спутника должна поставить будущая миссия NASA «Dragonfly» («Стрекоза»). Запуск винтокрылого аппарата намечен на 2028 год, а прибытие к Титану — на середину 2030‑х. Помимо изучения органической химии на поверхности, аппарат сможет с помощью сейсмографа «прослушать» недра спутника, дав прямое подтверждение или опровержение новой модели.

Таким образом, Титан продолжает бросать вызов нашим представлениям. Утратив статус классического «океанического мира», он предстаёт более сложным и, возможно, не менее обитаемым телом, где жизнь, если она существует, могла пойти по пути, совершенно неизвестному на Земле.