Внутри Титана, спутника Сатурна, находится смесь льда с каменной крошкой. Эта гипотеза, ранее выдвинутая астрономами, получила дополнительное подтверждение.
(На рисунке — новая модель Титана: слой льда, возможный слой воды, еще немного льда и далее смесь льда с кусками скал.)
Космический зонд Cassini провел множество измерений гравитационного поля Титана, которые позволили ученым из Лаборатории реактивного движения (JPL, вопреки названию, занимается не только аэрокосомической индустрией, но и изучением небесных тел Солнечной системы) уточнить свои представления о внутреннем строении этого интересного объекта.

Титан интересен для астрономов по нескольким причинам. Во-первых, это единственная луна в Солнечной системе, имеющая собственную атмосферу, да еще и с давлением в 1,6 атмосфер. Титан окутан плотным слоем облаков, которые мешают рассмотреть его поверхность. Из облаков, по всей видимости, идут метановые дожди, а движение Сатурна вокруг Солнца еще и порождает смену на его спутниках времен года.

Во-вторых, внутри Титана может находится океан, причем не метановый, а водный. Плотность Титана – 1879,8 кг на кубометр – на фоне земной (5515,3 кг/м3) очень мала, и это однозначно указывает на наличие в недрах чего-то с невысокой плотностью — например, водяного льда.

Атмосфера из азота с метановыми облаками, метановые озера и реки, толстая ледяная оболочка с возможным подледным океаном (уже водяным), под всем этим скальное ядро – так до сегодняшнего дня выглядели модели сатурнианской луны.

За метановый туман и под чужие льды

Узнать плотность обращающегося по орбите вокруг Сатурна Титана просто – достаточно измерить параметры орбиты пролетающих мимо тел, вычислить массу Титана и поделить ее на объем. Никаких особых секретов тут нет. Труднее выяснить, как именно распределена масса внутри Титана.

На Земле, например, геологам удалось узнать о существовании коры, мантии и ядра только в начале XX века, проанализировав распространение внутри планеты волн от землетрясений.

Позднее приборы, регистрирующие колебания поверхности, были доставлены на Луну, на Марс… но не на Титан. Магнитного поля, которое могло бы указать на расплавленное железное ядро, у этого небесного тела тоже нет. Выводы о его внутреннем строении удалось сделать благодаря высокоточным измерениям гравитационного поля.

Лед притягивает к себе другие тела меньше, чем смесь льда с каменными осколками, а каменно-ледяная смесь, в свою очередь, проигрывает цельной скале. Если в разных местах измерить гравитационное поле Титана, то можно восстановить уже не просто значение массы, а ее распределение.

Лед, камень. Смешать, но не взбалтывать.

Полученные данные (их публикует 12 марта журнал Science) преподнесли ученым сюрприз: внутри Титана, судя по всему, нет твердого ядра. И слоя из льда вокруг тоже нет. А есть лед с вмороженными в него обломками скалы, что вообще-то крайне нетипично для объекта подобных масштабов – свыше пяти тысяч километров в диаметре.
Почему нетипично? На всех остальных небесных телах в процессе их формирования более тяжелые материалы опускались вниз, а все легкие оставались сверху. На Земле железо ушло вниз, наверху остались легкие породы, на Титане роль железа должны были взять скалы, а роль легких пород — лед. Если этого не произошло и все осталось в перемешанном виде, то значит процесс образования Титана шел как-то иначе. Как?

Детали этого процесса еще предстоит выяснить, но одно уже ясно: в процессе формирования Титан не нагревался до температуры плавления льда. Исследователи считают, что на образование спутника ушло около миллиона лет, и это произошло сразу после появления Солнечной системы в целом.

Так раньше ученые представляли себе устройство Титана. Сказать, что эта картина совершенно неверна, нельзя — но внутри вместо покрытого льдом каменного ядра оказалась однородная смесь камней со льдом.