Земной Титан: Двойной слой на границе
Титан — не только самый большой спутник Сатурна, но и единственный из известных нам спутников с собственной плотной атмосферой, львиную долю которой составляет, как и на Земле, азот. Можно сказать, что атмосфера Титана — одна большая загадка, начиная от вопроса о ее происхождении и составе, и заканчивая структурой.
Самый нижний слой атмосферы, непосредственно прилегающий к поверхности планеты (или спутника), называется пограничным слоем. Пограничный слой испытывает наибольшее влияние со стороны самой планеты (или спутника) — но и сам, со своими осадками, облачностью и ветрами, влияет на планету (или спутник) сильнее других слоев атмосферы. Во многом, именно их взаимодействием определяются погода и климат на той границе твердой и газообразной сред, где мы с вами обитаем.
Пограничный слой земной атмосферы имеет толщину от 0,5 до 3 км. Его жизнь испытывает сильное влияние со стороны прогреваемой Солнцем поверхности Земли — но так ли дело обстоит и на Титане, куда более далеком от светила? Предполагается, что пограничный слой атмосферы Титана живет совершенно иной жизнью, хотя никаких точных данных о нем мы не имеем: плотная и туманная атмосфера спутника сильно затрудняет проникновение под ее толщу. В результате даже немногие имеющиеся данные о местном пограничном слое зачастую противоречат друг другу.
К примеру, по сведениям, полученным зондом Voyager 1, толщина пограничного слоя атмосферы Титана составляет 3,5 км, а зонд Huygens, сумевший совершить посадку на Титане и недолго проработавший на его поверхности, дал цифру всего в 300 м. Чтобы разобраться в этой путанице, ученые из Лаборатории метеодинамики (Laboratoire de Météorologie Dynamique) французского Национального исследовательского центра создали детальную трехмерную модель климата Титана. Главный вывод, к которому они пришли, состоит в том, что Титан еще более похож на Землю, чем можно было предполагать до сих пор.
Расчеты показали, что нижняя атмосфера спутника включает два отдельных слоя, температурные режимы которых заметно отличаются от верхних слоев. Самый нижний слой, по данным моделирования, имеет толщину всего 800 м и, как на Земле, очень динамичен — изменения здесь происходят, буквально, не по дням, а по часам. Следующий слой поднимается уже на 2 км, и его динамика связана уже с сезонными изменениями на спутнике. Сходным образом организованы нижние области и нашей атмосферы.
Возможно, именно наличие двух слоев с их разной динамикой объясняет предыдущие противоречивые результаты — и стабильные ветры, с которыми столкнулся, спускаясь на поверхность, зонд Huygens; и гигантские дюны, найденные в районе экватора; и пограничный слой метановых облаков.
Теперь авторы намерены развить и закрепить успех: в следующей модели они рассмотрят круговорот метана на Титане, который во многом похож на наш круговорот воды — от испарения с поверхности жидких озер через формирование облаков — к осадкам.
По публикации Space.Com