Озёра Титана могут стратифицироваться, как и на Земле

Озёра на спутнике Сатурна Титане, состоящие из метана, этана и азота, а не из воды, подвержены стратификации, вызванной плотностью, и образуют слои, подобные земным озёрам. Однако, если на Земле стратификация происходит из-за температуры, на Титане она обусловлена исключительно странным химическим взаимодействием между поверхностными жидкостями и атмосферой.

Стратификация возникает, когда разные части озера имеют разную плотность, и менее плотный слой плавает поверх более плотного. На Земле озёра в умеренном климате часто стратифицируются летом, когда Солнце нагревает поверхность воды, заставляя её расширяться и становиться менее плотной. На Титане такая стратификация также возможна, но происходит из-за количества атмосферного азота, которое могут растворять поверхностные жидкости, а не из-за их нагрева и расширения.

"Озёра на Титане — это динамичные места, где происходят сложные физические процессы. Они могут стратифицироваться, перемешиваться и, возможно, извергаться", — говорит ведущий автор исследования Джордан Стеклофф.

Поскольку жидкий метан менее плотный, чем жидкий этан, долгое время считалось, что метан на Титане будет плавать поверх этана. Однако, если учесть способность метана растворять атмосферный азот, то при низких температурах метан может растворять достаточно азота, чтобы стать плотнее этана.

Исследовательская группа Стеклоффа обнаружила, что такое поведение будет естественным образом вызывать стратификацию озёр при температурах всего на несколько градусов ниже типичных для Титана. "Мы сосредоточились на небольших, мелких озёрах, которые наполняются после дождей на Титане, и обнаружили, что при низкой температуре испарение метана с поверхности может вытеснять растворённый тяжёлый азот. В результате образуется обогащённый этаном (бедный метаном и азотом) слой, плавающий поверх богатого метаном слоя".

Несмотря на морозную поверхностную температуру около 90 Кельвинов (-298 °F), способность Титана иметь дожди, реки и озёра естественным образом вызывает сравнения с Землёй. "Земля — самая похожая на Титан известная планета. Как и на Титане, на Земле есть динамичные озёра. На обеих активны схожие процессы, что показывает, что сложное поведение поверхностных жидкостей может управляться несколькими простыми правилами и процессами", — отмечает Стеклофф.