Российские ученые построили модель внутреннего строения Титана

Ученые Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук (ГЕОХИ РАН) получили результаты, согласно которым в недрах крупнейшего ледяного спутника Сатурна — Титана — находится глобальный внутренний океан и значительное количество органического материала, аналогичного органическому веществу метеоритов и комет. Это не только предполагает пересмотр ранее существующих моделей происхождения и термохимической эволюции Титана, но и делает его главным кандидатом на обнаружение внеземной жизни в Солнечной системе.

Титан отличается от других тел Солнечной системы своей плотной азотно-метановой атмосферой с разнообразными органическими соединениями и поверхностью, покрытой жидкими углеводородами. Плотность Титана (около 1,88 г/см³) указывает на примерно равные количества водно-ледяного и каменного вещества в составе спутника.

На основе космохимических и геофизических данных, полученных космическим аппаратом «Кассини-Гюйгенс» (Cassini-Huygens), уравнений состояния метеоритного вещества и Н₂О (жидкая вода, льды) авторы построили спектр возможных моделей внутреннего строения Титана с разной степенью дифференциации ледяного и каменного вещества.

По данным исследователей, структура Титана, согласованная с массой и моментом инерции спутника, в общем случае включает внешнюю водно-ледяную оболочку и полностью или частично дифференцированные на ледяную и каменную компоненту недра. При этом степень внутренней дифференциации Титана существенно зависит от количества органического материала, входящего в состав каменной компоненты спутника.

При отсутствии органического материала возможны только модели частичной дифференциации, согласно которым спутник состоит из водно-ледяной оболочки мощностью 340−440 км, промежуточной каменно-ледяной мантии и внутреннего железокаменного ядра хондритового состава. Добавление органического материала к хондритовому веществу Титана приводит к значительному увеличению размеров внутреннего ядра спутника и связанному с этим сокращению размеров каменно-ледяной мантии. Структура Титана с полным разделением каменно-ледяного вещества на внешнюю водно-ледяную оболочку и свободные от льда недра возможна при содержании органического материала в количестве 10−28 мас. %.

Ученые отмечают, что высокое содержание органического материала в Титане коррелирует с наличием углеводородов и азота на поверхности и в атмосфере спутника, а состав каменной компоненты оказывается близок к веществу комет и согласуется с составом других ледяных лун и большинства объектов пояса Койпера.

«Это позволяет предполагать генетическую связь кометного вещества с веществом регулярных спутников планет-гигантов, которые имеют сходство как с веществом хондритов, так и комет, что может указывать на общий резервуар материала-предшественника во внешней части Солнечной системы», — прокомментировала один из авторов исследования, научный сотрудник лаборатории термодинамики и математического моделирования природных процессов ГЕОХИ РАН, кандидат химических наук Анна Дунаева.

Исследование выполнено при финансовой поддержке Минобрнауки России.