Войти
Фальшивый цветной радар Cassini среднего разрешения с синтезированной апертурой мозаика северного полярного региона Титана, показывающая углеводородные моря, озера и сети притоков. Синий цвет указывает на области с низкой отражательной способностью радара, вызванные телами жидкого этана, метана и растворенного азота. Kraken Mare, самое большое море на Титане находится внизу слева. Лигейя Маре - большое тело ниже полюса, а Пунга Маре в половину своего размера находится чуть левее полюса. Белые области не были отображены. Озера Титана, самого большого спутника Сатурна, представляют собой тела жидких этана и метана, которые были обнаружены космическим зондом Кассини – Гюйгенс и подозревались задолго до этого. Большие известны как maria (моря), а маленькие - как lacūs (озера).
Сравнение размеров Ligeia Mare с Верхнее озеро.
Радарограмма, полученная высотомером Cassini RADAR, показывающая поверхность и дно Лигейя-Маре вдоль разреза, выделенного красной линией. В каждом столбце показана полученная мощность как функция времени. 
Вид Флумина, река длиной 400 км, впадающая в Лигейя-Маре (в нижнем правом углу верхнего изображения). Вероятность того, что здесь были моря на Титан был впервые предложен на основе данных космических зондов Voyager 1 и 2, запущенных в августе и сентябре 1977 года. Данные показали, что у Титана толстый слой атмосфера приблизительно подходящей температуры и состава для их поддержки. Прямых доказательств не было до 1995 года, когда данные космического телескопа Хаббл и другие наблюдения уже предположили существование жидкого метана на Титане, либо в отсоединенных карманах, либо в масштабе океанов в масштабе всего спутника, подобно вода на Земле.
Миссия "Кассини" подтвердила прежнюю гипотезу, хотя и не сразу. Когда зонд прибыл в систему Сатурна в 2004 году, возникла надежда, что углеводородные озера или океаны можно будет обнаружить по отраженному солнечному свету от поверхности любых жидких тел, но никаких зеркальных отражений не было.
Оставалась возможность, что жидкий этан и метан могут быть найдены в полярных регионах Титана, где они, как ожидалось, будут в изобилии и стабильны. В южной полярной области Титана загадочная темная особенность под названием Ontario Lacus была первым предполагаемым идентифицированным озером, возможно, созданным облаками, которые, по наблюдениям, сгруппировались в этом районе. Возможная береговая линия была также идентифицирована около полюса с помощью радиолокационных изображений. После пролета 22 июля 2006 года, когда радар космического корабля "Кассини" запечатлел северные широты, которые были в то время зимой. Было замечено несколько больших гладких (и темных для радаров) пятен на поверхности около полюса. Основываясь на наблюдениях, в январе 2007 года ученые объявили «окончательные доказательства наличия озер, заполненных метаном на спутнике Сатурна Титане». Команда Кассини-Гюйгенс пришла к выводу, что изображенные объекты почти наверняка являются долгожданными углеводородными озерами, первыми устойчивыми телами на поверхности. жидкость найдена за пределами Земли. У некоторых есть каналы, связанные с жидкостью, и они лежат в топографических углублениях. Каналы в некоторых регионах создали удивительно небольшую эрозию, что позволяет предположить, что эрозия на Титане идет чрезвычайно медленно, или некоторые другие недавние явления могли стереть более старые русла рек и рельеф. В целом, радиолокационные наблюдения Кассини показали, что озера покрывают лишь несколько процентов поверхности и сконцентрированы около полюсов, что делает Титан намного суше, чем Земля. Высокая относительная влажность метана в нижних слоях атмосферы Титана могла поддерживаться за счет испарения из озер, покрывающих только 0,002–0,02% всей поверхности.
Во время пролета Кассини в конце февраля 2007 года наблюдения с помощью радара и камеры показали несколько крупных объекты в северном полярном регионе интерпретируются как большие пространства жидкого метана и / или этана, включая одно, Ligeia Mare, площадью 126 000 км (48 649 кв. миль) ((немного больше Озеро Мичиган – Гурон, самое большое пресноводное озеро на Земле) и другое, Kraken Mare, которое позже окажется втрое больше. Облет южных полярных регионов Титана в октябре 2007 г. обнаружил аналогичные, хотя и гораздо меньшие, похожие на озеро объекты.
Инфракрасное зеркальное отражение от Джингпо Лакус, жидкого тела на северном полюсе. 
Изображение Титана, сделанное во время спуска Гюйгенса., показывая холмы и топографические особенности, напоминающие береговую линию и дренажные каналы. Облет Кассини в декабре 2007 г. визуально-картографический инструмент наблюдал озеро Онтарио Лакус в южной полярной области Титана. Этот инструмент идентифицирует химически разные материалы на основе того, как они поглощают и отражают инфракрасный свет. Радиолокационные измерения, сделанные в июле 2009 г. и январе 2010 г., показывают, что Онтарио Лакус чрезвычайно мелководен, со средней глубиной 0,4–3,2 м (1'4 "-10,5 ') и максимальной глубиной 2,9–7,4 м (9,5'-24 м). '4 "). Таким образом, он может напоминать земную ил. В отличие от этого, Ligeia Mare в северном полушарии имеет глубину 170 м (557'9 дюймов).
Согласно данным Cassini 13 февраля 2008 года ученые объявили, что в полярных озерах Титана содержится «в сотни раз больше природного газа и других жидких углеводородов, чем все известные запасы нефти и природного газа на Земле». Песчаные дюны пустыни вдоль экватора, хотя и лишены открытой жидкости, тем не менее, содержат больше органических веществ, чем все запасы угля на Земле. Было подсчитано, что видимые озера и моря Титана содержат примерно в 300 раз объем доказанных запасов нефти на Земле. В июне 2008 года видимый и инфракрасный картографический спектрометр Кассини подтвердил наличие жидкого этана в озере в южном полушарии Титана не вызывает сомнений. Точная смесь углеводородов в озерах неизвестна. Согласно компьютерной модели, 3/4 среднего полярного озера составляет этан, с 10 процентами метана и 7 процентами. пропа ne и меньшие количества синильной кислоты, бутана, азота и аргона. Ожидается бензол падать, как снег, и быстро растворяться в озерах, хотя озера могут стать насыщенными так же, как Мертвое море на Земле заполнено солью. Затем избыток бензола будет накапливаться в виде грязи на берегах и на дне озера, прежде чем в конечном итоге будет разрушен этановым дождем, образуя сложный, пронизанный пещерами ландшафт. Также прогнозируется образование солеподобных соединений, состоящих из аммиака и ацетилена. Однако химический состав и физические свойства озер, вероятно, варьируются от одного озера к другому (наблюдения Cassini в 2013 году показывают, что Ligeia Mare заполнена тройной смесью метана, этана и азота и, следовательно, радаром зонда. сигналы позволили обнаружить морское дно на 170 м (557'9 дюймов) ниже поверхности жидкости).
Кассини изначально не обнаружил волн, так как северные озера вышли из зимней темноты (расчеты показывают, что скорость ветра меньше скорость более 1 метра в секунду (2,2 миль в час) должна вызвать заметные волны в этановых озерах Титана, но не наблюдалось). Это может быть связано либо с слабыми сезонными ветрами, либо с затвердеванием углеводородов. Оптические свойства твердой поверхности метана (близкие к температуре плавления точка) довольно близки к свойствам поверхности жидкости, однако вязкость твердого метана, даже вблизи точки плавления, на много порядков выше, что может объяснить необычайную гладкость поверхности. метан плотнее жидкого метана, поэтому со временем он тонет. Возможно, метановый лед какое-то время может плавать, поскольку он, вероятно, содержит пузырьки газообразного азота из атмосферы Титана. Температуры, близкие к точке замерзания метана (90,4 Кельвина / -296,95 F), могут привести как к плавающему, так и к тонущему льду, то есть к образованию углеводородной ледяной корки над жидкостью и глыб углеводородного льда на дне дна озера. По прогнозам, лед снова поднимется на поверхность в начале весны перед таянием.
С 2014 года Cassini обнаружил переходные особенности в отдельных участках в Kraken Mare, Ligeia Mare и Punga Mare. Лабораторные эксперименты предполагают, что эти особенности (например, «волшебные острова», светящиеся от радара) могут быть обширными пятнами пузырьков, вызванных быстрым высвобождением азота, растворенного в озерах. По прогнозам, всплески пузырей будут происходить по мере охлаждения и последующего нагревания озер или при смешивании флюидов, богатых метаном, с флюидами, богатыми этаном, из-за сильных дождей. Вспышки пузырей также могут влиять на формирование дельт рек Титана. Альтернативным объяснением является то, что переходные характеристики в данных Cassini VIMS в ближнем инфракрасном диапазоне могут быть мелкими, ветровыми капиллярными волнами (рябью), движущимися со скоростью ~ 0,7 м / с (1,5 мили в час) и на высоте ~ 1,5 см (1/2 дюйма). Анализ данных VIMS, проведенный после исследования Кассини, предполагает, что приливные течения также могут быть ответственны за генерацию устойчивых волн в узких каналах (Freta ) Кракен Маре.
Циклоны, вызываемые испарением и вызывающие дождь, а также ураганные ветры со скоростью до 20 м / с (72 км / ч или 45 миль в час), как ожидается, будут формироваться над большими северными морями. только (Kraken Mare, Ligeia Mare, Punga Mare) северным летом в течение 2017 года, продолжительностью до десяти дней. Однако анализ данных Cassini за 2007-2015 годы за 2017 год показывает, что волны на этих трех морях были небольшими, достигая лишь ~ 1 сантиметра ( 25/64 дюйма) в высоту и 20 см (8 дюймов) в длину. Результаты ставят под сомнение классификацию начала лета как начала ветреного сезона на Титане из-за сильных ветров. вероятно, сделал бы для больших волн. В теоретическом исследовании 2019 года был сделан вывод о том, что относительно плотные аэрозоли, падающие на озера Титана, могут иметь свойства отталкивания жидкости, образуя стойкую пленку на поверхности озер, которая затем будет препятствовать образованию волн с длиной волны более нескольких сантиметров..
Ближнее инфракрасное излучение Солнца, отражающееся от углеводородных морей Титана. 21 декабря 2008 года Кассини пролетел прямо над Онтарио-Лакус на высоте 1900 км (1180 миль)) и смог наблюдать зеркальное отражение при радиолокационных наблюдениях. Сигналы были намного сильнее, чем ожидалось, и насыщали приемник зонда. Вывод, сделанный на основании силы отражения, заключался в том, что уровень озера не изменялся более чем на 3 мм (1/8 дюйма) в пределах первой зоны Френеля, отражающей область шириной всего 100 м (328 футов) ( более гладкая, чем любая естественная сухая поверхность на Земле). На основании этого было сделано предположение, что приземные ветры в этом районе минимальны в это время года и / или озерная жидкость более вязкая, чем ожидалось.
8 июля 2009 года визуальный и инфракрасный картографический спектрометр (VIMS) Кассини обнаружил зеркальное отражение в 5 µm инфракрасном свете от жидкого тела в северном полушарии на 71 ° N, 337 ° W. Это было описано как южная береговая линия Кракен-Маре, но на комбинированном изображении радара-VIMS это место показано как отдельное озеро (позже названное Jingpo Lacus). было сделано вскоре после того, как северный полярный регион вышел из пятнадцатилетней зимней темноты. Из-за полярного положения отражающего жидкого тела для наблюдения потребовался фазовый угол близко к 180 °.
Открытия в полярных регионах контрастируют с данными зонда Гюйгенс, который приземлился около экватора Титана 14 января 2005 г. На изображениях, сделанных зондом во время его спуска, не было видно открытых участков с жидкостью, но они явно указывали на присутствие жидкости в недавнем прошлом, показывая бледные холмы, пересеченные темными дренажными каналами, ведущими в широкая, плоская, более темная область. Первоначально предполагалось, что темная область может быть озером из жидкости или, по крайней мере, смолистого вещества, но теперь ясно, что Гюйгенс приземлился в темной области и что она твердая без каких-либо признаков жидкости. Пенетрометр изучал состав поверхности при ударе корабля, и первоначально сообщалось, что поверхность была похожа на влажную глину или, возможно, крем-брюле (то есть твердая корка, покрывающая липкий материал). Последующий анализ данных предполагает, что это показание, вероятно, было вызвано тем, что Гюйгенс смещал большой камешек, когда он приземлился, и что поверхность лучше описать как «песок», сделанный из ледяных зерен. На снимках, сделанных после приземления зонда, видна плоская равнина, покрытая галькой. Камешки могут быть сделаны из водяного льда и имеют несколько округлую форму, что может указывать на действие жидкости. Термометры показали, что тепло уносилось от Гюйгенса так быстро, что земля, должно быть, была влажной, а на одном изображении показан свет, отраженный каплей росы, когда она попадает в поле зрения камеры. На Титане слабый солнечный свет позволяет испаряться только примерно одному сантиметру в год (по сравнению с одним метром воды на Земле), но атмосфера может удерживать эквивалент примерно 10 метров (28 футов) жидкости до образования дождя (по сравнению с примерно 2 см [25/32 дюйма] на Земле). Таким образом, ожидается, что погода на Титане будет включать ливни длиной в несколько метров (15-20 футов), вызывающие внезапные наводнения, перемежаемые десятилетиями или столетиями засухи (тогда как типичная погода на Земле включает небольшой дождь в большинстве недель С 2004 года «Кассини» наблюдал экваториальные ливни только один раз. Несмотря на это, в 2012 году неожиданно был обнаружен ряд давно существующих тропических углеводородных озер (в том числе одно возле места посадки Гюйгенс в районе Шангри-Ла, которое составляет примерно половину площади Большое Соленое озеро Юты, глубиной не менее 1 метра [3'4 дюйма]). Как и на Земле, вероятным поставщиком, вероятно, являются подземные водоносные горизонты, другими словами, засушливые экваториальные районы Титана содержат «оазисы ".
озера Титана. (концепция художника) 
Эволюция в Ligeia Mare Модели колебаний атмосферной циркуляции Титана предполагают, что в течение сатурнианского года жидкость переносится из экваториальной области в полюса, где идет дождь. Это может объяснить относительную сухость экваториальной области. Согласно компьютерной модели, сильные ливни должны происходить в экваториальных областях, обычно без дождей, во время весеннего и осеннего равноденствий Титана - жидкости достаточно, чтобы вырезать каналы, которые Гюйгенс обнаружил. Модель также предсказывает, что энергия Солнца будет испарять жидкий метан с поверхности Титана, за исключением полюсов, где относительное отсутствие солнечного света облегчает накопление жидкого метана в постоянные озера. Модель также, по-видимому, объясняет, почему в северном полушарии больше озер. Из-за эксцентриситета орбиты Сатурна северное лето длиннее, чем южное, и, следовательно, сезон дождей длиннее на севере.
Однако недавние наблюдения Кассини (с 2013 г.) показывают, что геология также может объяснить географическое распределение озер и других особенностей поверхности. Одна загадочная особенность Титана - отсутствие ударных кратеров на полюсах и в средних широтах, особенно на более низких высотах. Эти территории могут быть заболоченными местами, питаемыми подземными этановыми и метановыми источниками. Таким образом, любой кратер, созданный метеоритами, быстро превращается в мокрый осадок. Присутствие подземных водоносных горизонтов могло объяснить еще одну загадку. Атмосфера Титана заполнена метаном, который, согласно расчетам, должен реагировать с ультрафиолетовым излучением Солнца с образованием жидкого этана. Со временем на Луне должен был образоваться этановый океан глубиной в сотни метров (1500-2500 футов) вместо горстки полярных озер. Присутствие заболоченных земель предполагает, что этан проникает в землю, образуя подповерхностный жидкий слой, подобный грунтовым водам на Земле. Возможно, образование материалов, называемых клатратами, изменяет химический состав дождевого стока, который заряжает подземные углеводородные «водоносные горизонты». Этот процесс приводит к образованию резервуаров пропана и этана, которые могут поступать в некоторые реки и озера. Химические превращения, происходящие под землей, повлияют на поверхность Титана. Озера и реки, питаемые источниками из подземных резервуаров пропана или этана, будут иметь одинаковый состав, тогда как те, которые питаются дождями, будут разными и содержат значительную долю метана.
Все, кроме 3% озер Титана, имеют такой же состав. был обнаружен на ярком участке местности площадью около 900 на 1800 километров (559 x 1118 миль) возле северного полюса. Найденные здесь озера имеют очень характерные формы - округлые сложные силуэты и крутые берега, что свидетельствует о деформации корки, создаваемой трещинами, которые можно заполнить жидкостью. Было предложено множество механизмов образования. Объяснения варьируются от обрушения суши после криовулканического извержения до карстового ландшафта, где жидкости растворяют растворимый лед. Более мелкие озера (до десятков миль в диаметре) с крутыми краями (до сотен футов в высоту) могут быть аналогичны маарским озерам, то есть кратерам взрыва, впоследствии заполненным жидкостью. Предполагается, что взрывы вызваны колебаниями климата, которые приводят к накоплению карманов жидкого азота в земной коре в более холодные периоды, а затем взрывам, когда потепление вызывает быстрое расширение азота при переходе в газовое состояние.
Titan Mare Explorer (TiME) был предложен спускаемый аппарат НАСА / ЕКА, который приводнится на Ligeia Mare и анализирует его поверхность, береговую линию и Атмосфера Титана. Однако он был отклонен в августе 2012 года, когда НАСА вместо этого выбрало миссию InSight на Марс.
Вид северного полушария Титана в ближнем инфракрасном диапазоне, показывая его моря и озера. Оранжевые области рядом с некоторыми из них могут быть отложениями органического эвапорита, оставленными отступающими жидкими углеводородами. 
Сложная сеть каналов впадает в Kraken Mare (внизу слева) и Ligeia Mare (вверху справа). 
Углеводородные озера на Титане: изображение с радара Кассини, 2006 г. Bolsena Lacus внизу справа, а Sotonera Lacus чуть выше и слева от него. Koitere Lacus и Neagh Lacus находятся на среднем расстоянии, слева от центра и на правом краю соответственно. Маккей Лакус находится вверху слева. 
«Целующиеся озера» Титана, формально названные Абая Лакус, примерно в 65 км (40 миль) через 
Фейя Лакус, примерно 47 км (29 миль) в поперечнике, озеро с несколькими большими полуостровами Считается, что объекты, помеченные как «озеро», являются этановыми / метановыми озерами, а объекты, обозначенные как «лакуны», - это высохшие озера. Оба названы в честь озер на Земле. Объекты, обозначенные синусом, - это заливы в озерах или морях. Они названы в честь заливов и фьордов на Земле. Объекты, обозначенные островком, представляют собой островки внутри тела жидкости. Они названы в честь мифических островов. Титанские моря (большие углеводородные моря) названы в честь морских чудовищ в мировой мифологии. Таблицы актуальны по состоянию на 2020 год.
| Имя | Координаты | Длина (км) | Район (км) | Источник названия |
|---|---|---|---|---|
| Kraken Mare | 68 ° 00'N 310 ° 00'W / 68,0 ° N 310,0 ° W / 68,0; -310.0 | 1,170 | 400,000 | Кракен, норвежское морское чудовище. |
| Лигейя Маре | 79 ° 00'N 248 ° 00'W / 79,0 ° N 248,0 ° W / 79,0; -248.0 | 500 | 126000 | Лигейя, одна из сирен, греческих монстров |
| Пунга Маре | 85 ° 06'N 339 ° 42'W / 85,1 ° N 339,7 ° W / 85,1; -339,7 | 380 | 40,000 | Пунга, Маори предок акул и ящериц |
Карты полярных регионов Титана, основанные на изображениях с МКС Кассини, на которых показаны углеводородные озера и моря. Тела жидких углеводородов выделены красным; синим контуром обозначено тело, появившееся в период 2004-2005 гг.
Мозаика Cassini с синтетической апертурой с высоким разрешением и высоким разрешением северного полярного региона Титана, показывающая углеводородные моря, озера и сети притоков. Синий цвет указывает на области с низкой отражательной способностью радара, вызванные телами из жидкого этана, метана и растворенного азота. Около половины Kraken Mare, большое тело внизу слева, находится за пределами изображения. Лигейя Маре - большое тело внизу справа. Пунга Маре находится слева от центра. Джингпо Лакус находится чуть выше Кракен-Маре, а Больсена Лакус прямо над ним.
Вид с Кассини на северные полярные моря и озера Титана в ближнем инфракрасном диапазоне. Лигейя Маре наверху; Пунга Маре находится под ним, а Кракен-Маре - в нижнем правом углу.
В период с июля 2004 г. по июнь 2005 г. новые темные детали появились на Арракис-Планиция, низкой равнине в южной полярной области Титана. Они интерпретируются как новые тела жидких углеводородов, образовавшиеся в результате осадков из облаков, наблюдавшихся в этом районе в октябре 2004 года.
Северные полярные озера Титана, по-видимому, оставались стабильными в течение, по крайней мере, одного сезона Титана (семь земных лет).
Естественный цвет, вид Титана в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне, на котором видны его северные полярные моря и озера вверху слева.
