Пылевых дьяволов заподозрили в создании дюн на Титане

Астрономы пришли к выводу, что ключевую роль в создании песчаных дюн на спутнике Сатурна Титане могут играть пылевые дьяволы, которые наблюдаются на Земле и Марсе и способны зарождаться на Титане. Об этом говорят метеорологические данные, полученные спускаемым аппаратом «Гюйгенс». Статья опубликована в журнале Journal of Geophysical Research: Planets.

Титан — крупнейший спутник Сатурна. Он уникален тем, что обладает плотной непрозрачной атмосферой в основном из азота, причем атмосферное давление вблизи поверхности спутника в 1,5 раза больше, чем на Земле. Кроме того, это единственное небесное тело в Солнечной системе помимо нашей планеты, обладающее жидкими озерами и морями из смеси метана и этана, в которой растворен азот.

Атмосфера спутника богата аэрозолями из органических веществ, которые образуются в термосфере при фотолизе молекул N2 и CH4, а затем медленно оседают на поверхность Титана. Межпланетная станция «Кассини» показала, что на спутнике имеют место активные эоловые процессы, такие как выветривание пород за счет ветра, перенос пыли и создание из нее форм рельефа, а 13 процентов его поверхности покрывают поля гигантских песчаных дюн, расположенных в экваториальной части Титана. Гранулы песка могут иметь размеры от 5 до 200 микрометров, а их возможным источником называются аэрозоли из атмосферы спутника.

«Кассини» также зарегистрировал в 2019 году на Титане три локальных пылевых бури в районе экватора. Это не только подтверждает активный пылевой цикл, но и предполагает возможность возникновения других подобных явлений, например пылевых дьяволов. Эти пыльные вихри, связанные с процессами конвекции, неоднократно наблюдались на Земле, а также на Марсе. Если на Титане существуют пылевые дьяволы, то они могут быть ответственны за транспорт пыли и формирование дюн.

Группа астрономов во главе с Брайаном Джексоном (Brian Jackson) из Университета штата Айдахо решили проверить возможность существования пылевых дьяволов на Титане. Для этой цели они использовали метеорологические данные, полученные спускаемым аппаратом «Гюйгенс», который в 2005 году впервые в истории совершил мягкую посадку на поверхность спутника. Исследователи сравнили эти данные с параметрами дьяволов, наблюдавшихся на Земле и Марсе. В частности, они изучали взаимосвязь между давлением, температурой, скоростью ветра и способностью дьявола поднимать пыль в воздух.

Ученые пришли к выводу, что пылевые дьяволы, как небольшие конвективные вихри, способны образовываться на Титане и могут играть ключевую роль в эоловом цикле. Диаметры дьяволов зависят от глубины планетарного пограничного слоя h и могут составлять либо 88 метров (для h = 440 метров) или 520 метров (для h = 2,6 километра). Тангенциальная скорость ветра в глазу вихря оценили в несколько метров в секунду, что достаточно для подъема частиц пыли размером пять микрометров.

Задачу обнаружения и исследования подобных вихрей на практике ученые возлагают на миссию Dragonfly. В ее рамках в 2034 году на Титане будет высажен октокоптер, целью которого станет изучение поверхности и атмосферы спутника Сатурна. Он сможет определить погодные условия, необходимые для образования конвективных вихрей, получить их панорамные снимки и определить размеры переносимых ими частиц пыли.

Александр Войтюк