О проведении скрупулёзных подсчётов объёмов углеводородов на Титане объявили Ральф Лоренц (Ralph Lorenz) из лаборатории прикладной физики университета Джона Хопкинса и ряд его коллег из нескольких других научных учреждений. Ральф — один из членов команды учёных, обрабатывающей данные радарной съёмки Титана, поступающие с межпланетной станции Cassini. Тут нужно сделать краткое отступление. Высадка зонда Huygens на Титан показала, что он во многом похож на Землю, с поправкой на температуру поверхности в минус 179 по Цельсию. Открытия Cassini подтвердили: на Титане также есть облака, идут дожди и снегопады, между холмами текут ручьи и реки, работает "водяная" и ветровая эрозия. Только вместо круговорота воды тут круговорот углеводородов - метана в первую очередь, а также этана и других соединений. И хотя поначалу учёные считали, что водоёмы Титана значительную часть времени стоят сухими, переполняясь во время сезонных бурь, позднее открытия настоящих метановых озёр и морей посыпались как из рога изобилия. То на спутнике Сатурна нашли озеро Онтарио, то систему озёр, потом выяснилось, что озёр, заливов, островов и каналов там очень много, причём озёра бывают разных типов и по-разному себя ведут. И, наконец, некоторые водоёмы (или лучше сказать "метаноёмы") оказались столь большими (в сравнении с площадью всей луны), что учёные заговорили о морях. Ныне исследователи проанализировали радарные карты, составленные по результатам нескольких сближений Cassini с Титаном, и высчитали объём жидких и твёрдых углеводородов, покрывающих поверхность в тех местах, которые уже попали в поле зрения космического аппарата.

    "Титан просто покрыт углеродными соединениями - это гигантский завод органических химических веществ, - заявил Лоренц. — Инвентаризация "запасов" Титана является важным окном в его геологическую и климатическую историю". "Просто покрыт" — это сколько? Тут надо пояснить, что учёные рассматривали две "кладовые" углеводородов. Первая — обширная система озёр в районе северного полюса (там и вёл в основном радарную съёмку земной аппарат), наполненных жидкими метаном и этаном. Вторая — тёмные гигантские дюны, занимающие большую полосу у экватора и покрывающие 20% поверхности Титана. По предположению учёных, дюны эти составлены из толинов — сложных соединений углерода, предшествующих жизни (кстати, в атмосфере планеты также найдена сложная органика, в том числе предшественники аминокислот — нитрилы). Так вот, среди нескольких сотен уже открытых озёр Титана только несколько десятков самых крупных содержат столько углеводородов, что каждое из этих озёр могло бы в одиночку обеспечивать освещение, кондиционирование и обогрев жилых домов США в течение 300 лет. Что до дюн, то там углеводородного сырья в несколько сотен раз больше, чем запасов угля на Земле.

    Численно это выглядит так: Титан располагает на поверхности 3 х 10⁴ кубическими километрами углеводородной жидкости и 2 х 10⁵ кубическими километрами углеводородных же дюн. Радарная съёмка Cassini, кстати, пока захватила лишь 20% поверхности этого удивительного холодного мира. Так что учёные, вычисляя запас веществ, предположили, что в южных районах планеты дела с озёрами и морями обстоят не хуже, чем в изученной северной. Юг Cassini снимал пока только раз, но пара метановых озёр уже нашлась и там. Глубину озёр Титана учёные оценивали так. Они указали, что рельеф планеты схож с земным, поскольку формировался во многом сходными процессами. А на Земле максимальная глубина озёр, как правило, не превышает одной десятой от максимальной высоты близлежащей местности. Зная высоты холмов оранжевой планеты, исследователи могли вычислить и глубину её водоёмов. Кроме того, во многих случаях учёные точно могли сказать, что глубина озера превышает 10 метров, потому что оно на радарном снимке выглядело совершенно чёрным пятном. Если бы глубина была меньше, мы получили бы радарное эхо от дна, пояснил Лоренц. Вопрос о количестве жидкости на Титане напрямую связан с историей его климата. Дело в том, что вычисленные объёмы углеводородов задали исследователям загадку.

    Так, объём песка в дюнах оказался слишком большим, чтобы его можно было объяснить эрозией в руслах рек Титана или выбросом из ударных кратеров. А это значит, что из атмосферы планеты, по крайней мере, в какие-то сезоны (или эпохи), выпадает много "сырья". С другой стороны, запас жидких углеводородов в поверхностных водоёмах Титана, как пишут авторы исследования в статье в журнале Geophysical Research Letters, "адекватны", чтобы являться буферной кладовой для атмосферного метана этой планеты. То есть круговорот вроде сходится, и дебет-кредит вычисляются правильно. Но только в краткосрочной перспективе. А в долгосрочном плане, если говорить о целых геологических эпохах, данные озёра и моря никак не могут поддерживать имеющееся содержание метана в атмосфере, который имеет тенденцию распадаться под действием ультрафиолета солнца и улетучиваться в космос. Имеющегося запаса CH4 (даже в предположении, что вся жидкость на Титане — это только метан) хватит лишь на несколько миллионов лет пополнения атмосферы, утверждают американские исследователи. Ну а поскольку за время жизни планеты данный газ там не перевёлся, должен существовать скрытый источник, типа ключей или криовулканов, пополняющий озёра из глубин планеты. Насколько интенсивно и с какой регулярностью работает этот источник? Как менялась его работа в прошлом? Ответить на эти вопросы было бы очень интересно. Ведь, как и на Земле, метан является для Титана парниковым газом, и от его концентрации в атмосфере сильно зависит климат этой большой луны. Соответственно, перемены в скорости пополнения атмосферы и озёр Титана углеводородами из-под поверхности должны были приносить гигантские изменения в климате и могут принести такие перемены в будущем (без метана Титан был бы гораздо более холодным миром). Что ещё, кроме сотен озёр, влияет на баланс метана (и других соединений) в атмосфере Титана? Учёные говорят, что миссия Cassini, возможно, будет продлена. А значит, у нас есть шанс получить ответ на этот вопрос. Не менее интересно разобраться и с химическими процессами, идущими здесь.

    Кольца Сатурна были открыты в XVII веке, вскоре после изобретения телескопа и долгое время считались уникальной особенностью шестой и последней, на тот момент, планеты Солнечной системы. Лишь в 1960 году профессор Киевского университета Сергей Всехсвятский высказал предположение, что кольцо есть у Юпитера, однако подтвердилось оно только в 1979 году, когда мимо крупнейшей планеты пролетал космический аппарат Voyager 1. Позднее кольца были открыты и у двух других планет-гигантов – Урана и Нептуна. Открытие колец Урана – особенный случай. Их впервые заметили как раз не с космического аппарата, а с Земли, хотя и с борта самолёта. Изучая покрытие звезды планетой в 1977 году, учёные увидели резкие провалы в кривой блеска, симметрично окаймлявшие главный минимум блеска, во время которого звезда скрылась за твёрдым телом Урана. Астрономы поняли, что таким образом в кривой блеска оставили след тонкие кольца камней и льда, окружающие планету. Открытие кольца Реи чем-то напоминает работу 1977 года. Только в этом случае кольца перекрывают не свет, а электрический ток в радиационных поясах Сатурна.
    Обрабатывая данные, полученные при пролёте космического аппарата Cassini мимо спутника Сатурна Рея в 2005 году, международная команда учёных наткнулась на совершенно непонятный феномен. Поток высокоэнергичных электронов при приближении к Рее начал падать совсем не так, как это происходит у всех других спутников. Вместо резкой «тени», которую отбрасывают Титан, Тефия и другие обращающиеся вокруг Сатурна тела, астрономы заметили плавное падение потока. Одновременно другая аппаратура зафиксировала значительное количество пылевых частичек размером более одного микрона. Наличие такой пыли неизбежно, поскольку спутник всё время бомбардируют микрометеориты, выбивая с поверхности пыль и мелкие кусочки льда. Однако в случае с Реей плотность этой пыли была особенно велика, что сразу насторожило учёных. Как оказалось, большое количество пыли – не самое интересное. Cassini пролетал строго перпендикулярно к направлению движения Реи и большей части электронов и чуть южнее его экватора. Примерно за две минуты до захода в область тени поток электронов резко и очень ненадолго упал в несколько раз. Такие же резкие падения повторились ещё через 20 и 50 секунд после первого, а самое главное – когда космический аппарат вышел из электронной тени Реи, произошли ещё три сброса, расположенные строго симметрично относительно первого. По словам ведущего автора работы Герэйнта Джоунса из Университетского колледжа Лондона, симметричность расположения этих минимумов заставила учёных поверить, что перед ними – первая известная науке система колец у спутника планеты; ничего подобного прежде не наблюдалось. Статья учёных опубликована в последнем номере журнала Science.

    И это ещё не все сюрпризы. Судя по кривой зависимости потока электронов от времени, кольца оказались очень узкими – не более десятка километров в ширину. Оценить толщину колец сложно, однако она наверняка гораздо меньше и измеряется в метрах. У планет за образование таких узких колец всегда отвечают спутники – так называемые спутники-пастухи, своим притяжением сгоняющие пыль и глыбы камней и льда в узкие зоны, где им не угрожает разрушение приливными силами спутника. Кроме того, сами спутники часто являются и источникам материала для колец. Учёные полагают, что примерно также образуются и узкие кольца вокруг Реи, а значит это небесное тело – первый известный человечеству спутник планеты, у которого есть своя система естественных спутников! Происхождение колец остаётся загадкой. По расчётам учёных, они должны состоять из достаточно крупных камней или льдин размерами от сантиметров до нескольких метров. Пыль сама по себе не могла бы так хорошо перекрывать поток электронов. Скорее всего, это вещество было когда-то выброшено с поверхности самой Реи при столкновении с достаточно крупным телом, и с тех пор удерживается её притяжением. И кольца, и большая часть избыточной пыли находятся внутри так называемой поверхности нулевой скорости, или внутренней поверхности Хилла, в пределах которой частицы, на которые действуют лишь силы тяготения Реи и Сатурна, могут сколь угодно долго оставаться в окрестности Реи. Тем не менее, коллеги Джоунса сомневаются в реальности такого сценария, и ещё более – в устойчивости всей системы. По их мнению, такие кольца возможны, но слишком маловероятны. Хотя поверхности Хилла точно описывают систему из двух точечных тел, в реальности Сатурн громаден, а вокруг него движется огромное число различных спутников; кроме того, на частицы кольца и пылевой оболочки должны действовать и другие силы – например, электромагнитные, ведь орбита Реи проходит внутри радиационных поясов планеты. Сохранить в таких условиях материал в кольцах в течении долгого времени кажется очень сложным.
    А главный аргумент против наличия на орбите вокруг окольцованной планеты окольцованного спутника со своими спутниками остаётся то обстоятельство, что увидеть ни то, ни другое, до сих пор не удалось. Как заметил Джозеф Бёрнс из Корнельского университета в комментарии к работе Джоунса и его коллег, количество пыли и более крупных обломков, которое может присутствовать вокруг Реи, очень сильно ограничено оптическими приборами того же самого Cassini. Булыжники можно было бы заметить по отражённому ими свету, указывает Бёрнс, а пыль – по рассеянию солнечных лучей, из-за которого спутник со стороны казался бы окружён едва заметным сиянием. Ничего подобного Cassini, неоднократно фотографировавший Рею, не видел. В любом случае, никаких других объяснений измерениям электронного потока, кроме колец, пока нет. Так что, каким бы неправдоподобным ни было это объяснение, пока оно единствено.