spacebg covers

ново проучване на атмосферата на титан показва че метана съществува не по-дълго от един милиард го
Мисия: Cassini–Huygens


Ново проучване на атмосферата на Титан показва, че метана съществува не по-дълго от един милиард години на луната.

Титан притежава дебел слой атмосфера, която учените определят като една от най-сложната химическа среда в Слънчевата система. Тя представлява "фабрика" за въглеводороди, които бавно потъват върху ледената повърхност, където образуват слой от сажди или езера от течен метан и етан.

Най-важната молекула в атмосферата е тази на метана, която е съставена от един въглероден атом и четири водородни. Метана непрекъснато се разгражда или се превръща в по-сложни вещества в следствие слънчевата радиация. Тези вещества потъват надолу и замръзват върху повърхността. Също така, самия метан "вали" върху повърхността и формира езера. Освен това има съмнения, че метана просто напуска атмосферата и се разпилява в космоса. Всичко това, води до извода, че метана непрекъснато трябва да намалява и някой ден ще изчезне от атмосферата.
Увеличаване Емблематично изображение на Титан и третата по големина луна на Сатурн - Диона на фона на планетата. Пръстените се забелязват като хоризонтална тъмна линия през средата на снимката. Тесноъгълната камера на Касини улови този кадър на 21 май, 2011 год. когато апарата е на разстояние 2.3 милиона километра от Титан. Credit: NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute



Наблюдавания темп на изчезване обаче предполага, че този газ не съществува от самото образуване на луната. За сметка на това, той се е появил някъде внезапно в миналото. За това, ново изследване от НАСА се опитва да прецени от колко дълго този газ съществува на Титан. Резултатите са представени в два научни доклада публикувани на 20 април в Astrophysical Journal.

Проучването е върху данните получени от два инструмента на космическия кораб "Касини" и един инструмент работещ на сондата "Хюйгенс", която се приземи на повърхността на Титан през януари 2005год. И трите инструмента се опитват да определят количеството на по-тежките и съответно по-редки изотопи на метана, съдържащ се в атмосферата на луната.

Инфрачервения спектрометър на Касини има за цел да открие инфрачервените подписи (спектри) на изотопите на едни и същ елемент но с различно атомно тегло. Например, Въглерод 13 е по-тежък (и по-рядък) от най-разпространения вид Въглерод 12. Понякога, атом Въглерод-13 заменя Въглерод-12 в молекулата на метана. Тъй като метана, направен от Въглерод 12 е малко по-лек, химическите реакции, които го конвертират в по-сложни въглеводороди се случват малко по-бързо. Това означава, че лекия метан започва да се преработва с малко по-бързи темпове, отколкото тежката версия, така че концентрацията на тежък метан в атмосферата на Титан се увеличава бавно.

До сегашните модели определят възрастта на метана на 1,6 милиарда години, или около 1/3 от възрастта на Титан. Обаче ако се включи възможността метанът да избягва от горната част на атмосферата в космоса, което се предполага от предишни изследвания, тогава метана трябва да съществува от съвсем скоро - например само от преди 10 милиона години. И при двата случая е важно, че всъщност този газ се е появил в атмосферата внезапно. Може би в следствие изблик на подземен газообразен метан, вероятно от преструктуриране на вътрешния състав на луната.

Ако има процес, който винаги попълва изчезващия метан от атмосферата, постоянно ще се наблюдават "свежи" тежки изотопи. Възможния източник тогава ще бъде предполагаем течен океан от вода и амоняк под повърхността. Най - вероятно метановата молекула е "пленена" в твърдия лед на кората. Но подземния океан от вода и амоняк всъщност действа като антифриз на ледените слоеве непосредствено над него. При тяхното разтапяне се освобождава пленения метан, който достига атмосферата по време на изригване на също още предполагаемите криовулкани, които са постепенно издигаща се към повърхността киша от вода и амоняк. Другия вариант е метана бавно да се процежда към повърхността през цепнатини в кората.

Другия начин по който се изследва тежкия метан е чрез йонния и неутрален масов спектрометър на "Касини", който брои молекулите от атмосферата с различни маси (тежести). Подобен инструмент е спуснат до повърхността чрез Хюйгенс - газов хроматограф и масов спектрометър, който също брои молекулите с различни маси, които инструменти са използвани за да се определи темпа на напускащите атмосферата молекули метан в космоса.

Данните сочат, че дори ако метанът се попълва непрекъснато от интериора с течение на времето, за да се удовлетвори количеството на наблюдаваните в момента органични вещества на повърхността и езера от метан, процесът трябва да бъде на не повече от един милиард години. Ако процесът е започнал по-рано, на Титан трябва да се наблюдават повече езера и повече метан в атмосферата от наблюдаваното днес.

Тези резултати потвърждават теорията, че наблюдаваната днес, не е оригиналната атмосфера и тя трябва да се е формира дълго след образуването на луната. Предишни проучвания върху еволюцията на вътрешния състав предсказват, че последното голямо изригване на метан е настъпил в периода от преди 350 милиона до 1,35 милиарда години. Също така, преброяването на кратерите (на Титан има открити само 5 кратера), поставят годишна възраст на текущата повърхност от 200 милиона до един милиард години.

Настоящата работа за първи път потвърждава тези предсказания и оценява възрастта на метана на по-малко от един милиард години, като се имат предвид и двата документа.

  • 1069
  • 0
  • Apr 26, 2012

Коментар
Подобни публикации