Необычная "белая стрела" из метановых облаков в атмосфере Титана, обнаруженная зондом "Кассини" в сентябре 2010 года, является продуктом взаимодействия атмосферных течений и гравитации этого спутника Сатурна, пишут американские и шведские астроклиматологи в статье, опубликованной в журнале Nature Geoscience.
Группа ученых под руководством Джонатана Митчелла (Jonathan Mitchell) из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе изучила снимки атмосферы Титана, полученные зондом Кассини во время весеннего равноденствия на этом спутнике, и разработала на их основе модель поведения атмосферы Титана.
Титан интересен ученым, прежде всего, своей похожестью на Землю. Он единственный из всех спутников в Солнечной системе обладает плотной атмосферой, состав которой так же наиболее близок, по сравнению со другими телами Солнечной системы, к составу земного воздуха. С другой стороны, сходство Земли и Титана довольно обманчиво - поверхность спутника Сатурна покрыта равнинами из льда и застывшего аммиака с небольшими вкраплениями углеводородных озер, а небо планеты покрыто метановыми облаками.
Долгие годы наблюдений показали, что облака углеводородов в атмосфере Титана формируются только в приполярных областях и закрывают не более 1% всей поверхности небесного тела. Объяснить происхождение долин рек и озер в экваториальной области, таким образом, можно было бы только за счет существенного движения атмосферных масс на Титане, которые сопровождаются образованием облаков и выпадением осадков. Благодаря невысокой скорости вращения и химическому составу атмосферы, на солнечной стороне Титана царит вечная "тропическая" климатическая зона.
Ученые разработали "глобальную" модель климата, в которой они учли физические характеристики атмосферы Титана, полученные при помощи зонда "Кассини" и спускаемого аппарата "Гюйгенс". В качестве испытания для своей модели исследователи попытались с ее помощью воспроизвести "белую стрелу". Сравнение результатов моделирования и снимков Кассини показало, что модель достаточно точно отражает климатические процессы, которые протекали на Титане в реальности.
Согласно модели Митчелла и его коллег, грозовые облака на Титане формируются в экваториальном поясе благодаря работе волн Кельвина и меридианальных ветров, которые "сгоняют" испарения метана из более влажных зон экватора к центру пояса.
Волны Кельвина в атмосфере Титана вызываются гравитацией и движутся вдоль экватора с запада на восток, и наоборот. Волны Кельвина образуют в атмосфере своеобразную "елочку" - такой же след оставляют на воде плывущие корабли и птицы. Как отмечают исследователи, часть волн распространяется с запада на восток под действием гравитации, а другая, противоположная им, возникает благодаря выпадению осадков.
Количество осадков во время бури на экваторе Титана в 20 раз превышает типичный уровень осадков при "тихой" погоде как в этой зоне, так и в других климатических зонах спутника. При переходе от зимы к лету и обратно центр бури переходит из южного полушария в северное и обратно. Ученые полагают, что высокая интенсивность осадков может объяснить высокую "изношенность" поверхности Титана, что было ранее открыто зондом "Кассини" и спускаемым аппаратом "Гюйгенс".
