Новое исследование данных радиолокационного эксперимента, полученных в ходе миссии «Кассини-Гюйгенс» к Сатурну, проливает новый свет на состав и активность жидких углеводородных морей вблизи северного полюса Титана, крупнейшего из 146 известных спутников Сатурна.
Используя данные нескольких экспериментов с бистатическими радарами, группа исследователей под руководством Корнелльского университета смогла отдельно проанализировать и оценить состав и поверхность морских поверхностей Титана, чего не удалось достичь предыдущим анализам данных моностатических радаров. Это поможет проложить путь для будущих комбинированных исследований природы морей Титана с использованием данных Кассини.
Валерио Поджиали, научный сотрудник Корнелльского университета, является ведущим автором статьи, опубликованной 16 июля в журнале Nature Communications.
Эксперимент с бистатическим радаром включает в себя наведение радиолуча с космического аппарата на цель — в данном случае Титан — где он отражается в сторону приёмной антенны на Земле. Это поверхностное отражение поляризовано, что означает, что оно предоставляет информацию, собранную с двух независимых точек, в отличие от той, которая предоставляется данными моностатического радара, где отражённый сигнал возвращается на космический аппарат.
«Главное отличие заключается в том, что бистатическая информация представляет собой более полный набор данных и чувствительна как к составу отражающей поверхности, так и к свойствам поверхности», — объяснил Поджиали.
В текущей работе было использовано четыре бистатических радиолокационных наблюдения, собранных Кассини во время четырех пролётов в 2014 году — 17 мая, 18 июня, 24 октября и в 2016 году — 14 ноября. Для каждого из них поверхностные отражения наблюдались, когда космический аппарат приближался к своему наибольшему сближению с Титаном и снова, когда он удалялся. Команда проанализировала данные выходных наблюдений трёх крупных полярных морей Титана: Моря Кракена (Kraken Mare), Море Лигеи (Ligeia Mare) и Море Пунги (Punga Mare).
Их анализ выявил различия в составе поверхностных слоёв углеводородных морей в зависимости от широты и местоположения (например, вблизи рек и эстуариев). В частности, самая южная часть моря Кракена показывает самую высокую диэлектрическую проницаемость — меру способности материала отражать радиосигнал. Например, вода на Земле очень отражающая, с диэлектрической проницаемостью около 80, этановые и метановые моря Титана имеют диэлектрическую проницаемость около 1,7.
Исследователи также определили, что все три моря были в основном спокойными во время пролётов, с поверхностными волнами не более 3,3 мм. Немного более высокий уровень ряби — до 5,2 мм — был обнаружен вблизи прибрежных районов, эстуариев и межбассейновых проливов, что может быть признаком приливных течений.
«У нас также есть признаки того, что реки, питающие моря, состоят из чистого метана, пока они не впадают в открытые жидкие моря, которые более богаты этаном. Это как на Земле, когда пресноводные реки впадают в солёную воду океанов и смешиваются с ней», — сказал Поджиали.
«Это прекрасно согласуется с метеорологическими моделями Титана, которые предсказывают, что осадки, скорее всего, представляют собой почти чистый метан, но со следовыми количествами этана и других углеводородов», — сказал соавтор и профессор астрономии Филип Николсон.
Поджиали добавил, что уже ведётся дополнительная работа над данными, которые «Кассини» собрал за 13 лет изучения Титана. «Есть ещё кладезь данных, которые ждут полного анализа способами, которые должны принести больше открытий. Это только первый шаг», — сказал он.
Этот новый анализ данных, полученных в ходе миссии «Кассини-Гюйгенс», позволяет получить более подробную картину жидких углеводородных морей Титана и их свойств. Использование бистатических радаров позволило отдельно измерить состав и «волны» морских поверхностей, что ранее не удавалось сделать с использованием моностатических радаров. Это открывает новые возможности для будущих исследований Титана и его морей.