Новый анализ данных Кассини дает представление о морях Титана

Новое исследование данных радарных экспериментов миссии «Кассини-Гюйгенс» к Сатурну позволило получить новые сведения о составе и активности жидких углеводородных морей в районе северного полюса Титана, крупнейшей из 146 известных лун Сатурна.

Используя данные нескольких бистатических радарных экспериментов, исследовательская группа под руководством Корнелльского университета смогла отдельно проанализировать и оценить состав и шероховатость поверхности морей Титана, чего не удалось добиться при предыдущем анализе моностатических радарных данных. Это поможет проложить путь к будущим комбинированным исследованиям природы морей Титана с помощью данных «Кассини».

Валерио Погьяли, научный сотрудник Корнельского университета, является ведущим автором работы «Свойства поверхности морей Титана, выявленные в ходе бистатических радарных экспериментов миссии „Кассини“», которая была опубликована 16 июля в журнале Nature Communications.

Эксперимент с бистатическим радаром предполагает направление радиолуча с космического аппарата на объект - в данном случае на Титан, - где он отражается от приемной антенны на Земле. Это отражение от поверхности поляризовано, то есть дает информацию, собранную с двух независимых точек зрения, в отличие от моностатической радиолокации, когда отраженный сигнал возвращается на космический аппарат.

«Главное отличие, - говорит Погьяли, - заключается в том, что бистатическая информация является более полным набором данных и чувствительна как к составу отражающей поверхности, так и к ее шероховатости».

В данной работе использовались четыре бистатических радарных наблюдения, собранные «Кассини» во время четырех пролетов в 2014 году - 17 мая, 18 июня, 24 октября - и в 2016 году - 14 ноября. В каждом случае отражения от поверхности наблюдались, когда космический аппарат приближался к Титану (вход), и снова, когда он удалялся (выход). Команда проанализировала данные наблюдений за тремя крупными полярными морями Титана: Кракен-Маре, Лигейя-Маре и Пунга-Маре.

Анализ выявил различия в составе поверхностных слоев углеводородных морей, зависящие от широты и местоположения (например, вблизи рек и эстуариев). В частности, в самой южной части Кракен-Маре отмечена самая высокая диэлектрическая постоянная - показатель способности материала отражать радиосигнал. Например, вода на Земле имеет очень высокую диэлектрическую проницаемость - около 80, а в этановом и метановом морях Титана этот показатель составляет около 1,7.

Исследователи также установили, что во время пролетов все три моря были в основном спокойными, а поверхностные волны не превышали 3,3 миллиметра. Несколько более высокий уровень неровностей - до 5,2 мм - был обнаружен вблизи прибрежных районов, эстуариев и межбассейновых проливов, что может свидетельствовать о приливных течениях.

«У нас также есть признаки того, что реки, питающие моря, являются чистым метаном, - сказал Погьяли, - пока они не впадают в открытые жидкие моря, которые более богаты этаном. Это как на Земле, когда пресноводные реки впадают в соленую воду океанов и смешиваются с ней».

«Это хорошо согласуется с метеорологическими моделями Титана, - говорит соавтор работы, профессор астрономии Филипп Николсон, - которые предсказывают, что «дождь», падающий с его неба, скорее всего, будет почти чистым метаном, но с небольшим количеством этана и других углеводородов».

Погьяли сказал, что уже ведется дальнейшая работа над данными, полученными «Кассини» за 13 лет изучения Титана. «Существует целая шахта данных, которые еще предстоит полностью проанализировать, что должно привести к новым открытиям», - сказал он. «Это только первый шаг».

В этой работе также участвовали представители Болонского университета, Парижской обсерватории, Лаборатории реактивного движения НАСА, Калифорнийского технологического института и Массачусетского технологического института.

По данным  Cornell University