Метан Титана: Тайна происхождения
Проблема в том, что в солнечных лучах метан долго не сохраняется, молекулы его, «наэнергетизированные» ими, быстро реагируют друг с другом, превращаясь в другие органические соединения. И каждый раз, когда чистый метан обнаруживается где-то в близких окрестностях нашей звезды, это ставит перед учеными вопрос: как?
Отличным примером такого случая служит один из самых крупных спутников Сатурна, Титан, объект и сам по себе интересный. Прежде всего, тем, что на нем обнаружены колоссальные запасы органического топлива: здесь жидкие метан и этан дождями проливаются с его небес, образуя целые газовые и нефтяные озера и моря. Впрочем, об этом лучше прочесть в заметке «Нефтяной климат», мы же вернемся к нашей теме.
Считается, что если метана в атмосфере Титана так много, то запас его должен постоянно пополняться. К примеру, на Земле он может появляться в ходе разложения останков живых организмов. Вот почему недавнее обнаружение метана на Марсе (читайте: «Марсианский "Газпром"») привлекло столько внимания. Впрочем, вряд ли марсианский метан является продуктом разложения марсиан — тем более, что и на Земле источником его также могут служить выбросы вулканов, некоторые химические процессы в океанах и так далее.
Но как быть с далеким Титаном? Атмосфера его состоит на 98,4% из азота, а остальное — метан. Это количество весьма значительно, в сравнении с той же Землей или Марсом. Вопрос в том, откуда оно берется, ведь при постоянном разрушении газа под солнечными лучами его запас должен постоянно восполняться?
Если отбросить маловероятную гипотезу о разложении «титанцев», можно выдвинуть две версии. Первая — что на поверхности Титана, или неглубоко под нею, идет реакция между железистыми или магниевыми силикатными породами, водой и углекислым газом — с выделением метана. Этот процесс, называемый серпентизацией, некогда активно шел на Земле, и сегодня изредка встречается в некоторых местностях с подходящими условиями.
Вторая гипотеза предполагает, что еще в раннюю эпоху существования Солнечной системы, когда Титан только формировался, в его составе оказалось большое количество метанового льда, и до сих пор он, подтаивая, подпитывает атмосферу спутника газом. На днях международная группа ученых выступила в поддержку именно этой гипотезы.
По их словам, недавно полученные данные об отношении разных изотопов водорода в метане атмосферы Титана позволяют отбросить гипотезу серпентизации: вода, которая должна участвовать в этой реакции и «поставлять» водород для молекул метана, должна была бы содержать крайне необычное, нехарактерное соотношение этих изотопов.
С другой стороны, метан, сформировавшийся многие миллиарды лет назад, вполне может предлагать почти такую их пропорцию, а небольшая разница в содержании изотопов водорода в древнем метане и современной атмосферой Титана легко объясняется разницей в скорости фотолиза (разложения под действием света), которая существует для молекул, содержащих тот или иной изотоп.
Интересно, что ученые тут же предлагают и способ проверить справедливость своих выкладок. По их расчетам, еще один спутник Сатурна, Энцелад также образовался примерно в то же время и включил тот же «древний» метан. Сегодня он выбрасывает его в составе «гейзеров», потока вещества, постоянно бьющего с этой луны в космос (читайте: «Жив ли спутник?») — и осталось лишь замерить содержание изотопов водорода в метане этих выбросов. Вопрос адресуется команде, работающей с зондом Cassini. Пока только он реально способен провести необходимые исследования.
По сообщению physics arXiv blog