Титан: Почему это спутник обладает плотной атмосферой

Сейчас Титан можно не только рассмотреть через камеры межпланетных аппаратов, но и прослушать. Есть такая байка, будто микрофон, опущенный в Кольскую сверхглубокую скважину, записал звуки, издаваемые представителями подземной цивилизации, сильно напуганными буром. Но это, разумеется, выдумки. Причём, финские. Не было ни микрофона, ни звуков. Из скважины просто тихонько пошёл метан с примесью соединений серы. Там, внизу, уже в курсе были тогда, что если русские бурят, вслед за буром и бомба прилететь может. В сугубо мирных целях, но атомная. Может быть, даже спектральная…

Так что, самым странным местом, куда микрофон удалось засунуть, на данный момент является поверхность Титана — крупнейшего из спутников Сатурна.На спускаемом аппарате «Гюйгенс», как и на совершивших посадку «Венерах», имелся наружный микрофон. Ещё наличествовали и камеры, но красивой картинки «Гюйгенс» не увидел из-за низкой прозрачности атмосферы этого тела, сочетающейся с низким же уровнем освещённости. Но, вот, звуки… Сквозь мрак и мглу, почти непроницаемые для тусклых лучей далёкого Солнца, сквозь рваные клочья бурой дымки, ползущие… Тоскливый, пронзительный вой проносится над Титаном. Короче, шум ветра записал «Гюйгенс».

Это логично. Если уж на Титане есть атмосфера, причём весьма плотная и состоящая из азота, почему бы там не быть и ветру? Но возникает, однако, интересный вопрос, — сама атмосфера-то откуда взялась? Спутник Юпитера Ганимед — больше. Тем не менее, ни у него, ни у сравнимой с Титаном по массе Каллисто,достойной упоминания атмосферы нет. Атмосферы нет у Меркурия, и, фактически, даже у Марса. Как это получилось, что Марс для удержания газовой оболочки мал, а на порядок более лёгкий Титан достаточно велик?

…Прежде всего стоит отметить, что хотя сейчас Титан и единственная в Солнечной системе луна с плотной атмосферой, в недалёком сравнительно прошлом (миллиард лет назад) компанию ему составлял спутник Нептуна Тритон.Даже в настоящий момент азотная атмосфера Тритона никуда не пропала, а лишь большей частью замёрзла. Таким образом, говорить можно о двух исключениях из правила.

Правило же таково: у спутников планет первичной атмосферы не бывает. «Первичной» — это состоящей ещё из газов, входивших в протосолнечную туманность. Луны рождаются на орбитах планет, вступивших в заключительную стадию формирования, — катастрофическую. Когда пыль и газ протопланетного кольца уже были собраны в планетезимали, пленетезимали слиплись в планетоиды, кольцо превратилось в ожерелье крупных тел, и сливаются между собой уже они. Слияния на этом этапе — импакты чудовищной силы. Планета проносится по орбите, как кипящее, вспухающее взрывами облако раскалённого пара, окружённое миллионами кувыркающихся обломков.

Когда бомбардировка прекращается, — не полностью, но хотя бы в общих чертах, — беспорядочная туча выброшенного при столкновениях материала сжимается в расположенный поперёк оси вращения планеты диск. Кремниевый и металлический пар конденсируются, превращаясь в пыль. Водяной замерзает, образуя снег. Но это если температура позволяет. А четыре с половиной миллиарда лет назад вода замерзала лишь на орбите Юпитера. Газы же… рассеиваются. Или сдуваются солнечным ветром. Когда обломочный диск, в свою очередь распадается на кольца, теперь уже протолунные, летучих (при данной температуре) веществ в нём уже мало.

Потом, когда луна переживает дифференциацию недр, дополнительно нагревается приливным трением, входя в гравитационный захват с планетой, интенсивный вулканизм (в случае ледяных лун дальних планет — криовулканизм) всё-равно приведёт к выделению значительных объемов газа. И даже к формированию не слишком плотной атмосферы, которая быстро будет утрачена вследствие низкой гравитации тела… Но если всё так просто, то почему же, всё-таки, у одной из лун наличествует атмосфера впятеро плотнее земной, и ещё у одной серьёзная атмосфера имелась в относительно недальнем прошлом?

Начать можно с Тритона. «Лунные» законы не писаны для него, поскольку спутником планеты он является лишь по положению, но не по происхождению. Тритон — планетоид десятого пояса — старший брат Плутона, захваченный Нептуном в период стабилизации планетных орбит. То есть, формировался он не из обломков выброшенных с планеты, а из вещества планетезимелей. Много замёрзших газов при поглощении оных, конечно же, испарилось и улетучилось. Но много и осталось. Да и пар, сбежавший в процессе импактов, всё равно оставался в протопланетном кольце, конденсировался и поглощался планетоидами.

А Титан? И Титан — тоже не настоящая луна. При формировании планеты существует небольшой, но реальный шанс на то, что планетоид не будет поглощён, а пристроится на устойчивой орбите возле главного тела. Учитывая, что Титан на два порядка тяжелее всех «родных» лун Сатурна вместе взятых, остальным спутникам пришлось потесниться. Вероятно, именно захват Титана привёл к разрушению нескольких крупных тел в сфере Роша, и образованию знаменитых колец Сатурна.

Титан формировался в кольце уже достаточно холодном, но ещё богатом газами, вытесненными туда из внутренних областей Солнечной системы. Так что, метана и аммиака (позже превратившегося в азот) этот планетоид сумел собрать очень много. Когда-то его газовая оболочка была плотнее венерианской. Современная атмосфера Титана — лишь двадцатая часть исходной. Здесь-то кроется и ответ, почему сравнительно лёгкое тело атмосферу не растеряло. Не успело. Изначально газов было слишком много. Роль сыграла и низкая температура, затруднявшая молекулам достижение космической скорости

Новые публикации также можно увидеть на Дзен-канале