Ученые NASA с помощью космической станции Cassini обнаружили загадочное ледяное облако в стратосфере Титана — крупнейшего спутника Сатурна. Специалисты были в замешательстве, когда увидели, что оно состоит из замороженных химических веществ, тогда как обычно облака на Титане формируются так же, как и на Земле.

Фото №1 - На спутнике Сатурна обнаружено «невозможное» облако

В составе «тучи», обнаруженной на спутнике Сатурна, оказалось соединение углерода и азота, известное как ацетилендинитрил (C4N2). Он окрашивает атмосферу в коричневато-оранжевый цвет.

Несколько десятилетий назад инфракрасный прибор на космическом аппарате Voyager 1 уже замечал подобные облака на Титане. Ученые были озадачены тем фактом, что содержание ацетилендинитрила в нем составляло менее 1 процента, необходимого для конденсации облака.

«Появление этого облака противоречит всему, что мы знаем о том, как формируются облака на Титане», — заявил Кэрри Андерсон, один из ведущих исследователей в космическом центре NASA в Гринбелте.

Типичный процесс для формирования облаков — это конденсация. Такой же процесс происходит и в тропосфере Титана, стойкого к воздействию погодных формирований в атмосфере спутника, но с метаном вместо воды. Другой процесс конденсации происходит в стратосфере, расположенной над тропосферой, на северном и южном полюсах Титана. В данном случае слои облаков конденсируются, когда глобальная циркуляция заставляет теплые газы опускаться вниз через более прохладные слои полярной стратосферы по мере снижения.

В любом случае облако образуется, когда температура и давление воздуха благоприятны для конденсации пара в лед. В этот момент пар и лед достигают точки равновесия, что определяется температурой воздуха и давлением.

«Для облаков, которые конденсируются, это равновесие является таким же обязательным, как и закон тяготения», — рассказал один из исследователей Роберт Самуэльсон.

Благодаря этому состоянию есть возможность подсчитать количество пара и льда. Однако расчеты показали, что для образования облака из ацетилендинитрила необходимо, чтобы на его высоте содержалось более чем в 100 раз больше пара, чем удалось зафиксировать.

Одно из возможных объяснений состояло в том, что пар в этих облаках все же может присутствовать, но на тот момент у космического аппарата Voyager не было соответствующего оборудования, необходимого для его обнаружения. Однако, когда с помощью станции Cassini в его составе также был обнаружен пар, Андерсон и ее коллеги дали происхождению такого облака иную трактовку. По их мнению, оно сформировалось не путем конденсации, а в процессе реакции других видов ледяных частиц. Исследователи называют это химией твердого тела, потому что реакция включает лед или другие твердые вещества.

Первым шагом в описываемом процессе является формирование ледяных частиц, состоящих из цианоацетилена (HC3N). Так как эти маленькие кусочки льда спускаются вниз через стратосферу Титана, они покрываются цианистым водородом (HCN) . На этой стадии частицы льда имеют «сердцевину» и оболочку, которые состоят из двух различных химических веществ. Время от времени фотон ультрафиолетового света проникает в замороженную оболочку и вызывает ряд химических реакций, которые могут привести к образованию водорода и ацетилендинитрила.

Напомним, что миссия Cassini была запущена в 1997 году для исследованию Сатурна, его колец и Титана.