Какую бы модель мы ни выбрали, в ней фигурируют красные облака. Но какой у них состав? Если мы возьмем атмосферу, состоящую из метана и водорода, и подведем к ней энергию, мы получим ряд органических соединений, и сложные, и простые углеводороды (как те, что необходимы для формирования слоя с инверсией Даниэльсона
[129] в верхнем слое атмосферы). В нашей лаборатории в Корнуолле мы с Бишуном Кхаром воссоздаем виды атмосферы, которые существуют во внешней Солнечной системе. Сложные органические молекулы, которые мы синтезируем в них, имеют оптические свойства, похожие на свойства молекул в облаках Титана. Мы считаем, что на Титане существует множество органических соединений – как простых газов в атмосфере, так и более сложных органических соединений в облаках и на поверхности планеты.
Одна из проблем, связанная с большой толщиной атмосферы Титана, заключается в том, что легкий газообразный водород должен улетучиваться из-за низкой силы тяжести. Я могу это объяснить только тем, что водород находится в равновесном состоянии. Иными словами, он улетучивается, но восполняется из некого внутреннего источника – скорее всего, вулканов. Плотность Титана такая низкая, что его ядро, видимо, почти полностью состоит изо льдов. Мы можем считать его гигантской кометой, состоящей из метана, аммиака и водных льдов. Также должна быть небольшая примесь радиоактивных элементов, которые, рас падаясь, нагревают окружающее вещество. Проблему теплопроводимости решил Джон Льюис из Массачусетского технологического института, и ясно, что вещество, которое находится у поверхности Титана, жидкое. Метан, аммиак и водяной пар поднимаются наверх и расщепляются под действием ультрафиолетового излучения Солнца на атмосферный водород и органические соединения облаков. На поверхности Титана могут быть вулканы, состоящие изо льда, а не горных пород, которые извергают время от времени не жидкие горные породы, а жидкий лед – лаву из текущего метана, аммиака и, возможно, воды.
Есть и еще одно последствие того, что водород улетучивается с Титана. Атмосферная молекула, которая достигает скорости, достаточной для того, чтобы покинуть атмосферу Титана, обычно не может преодолеть гравитацию Сатурна. Таким образом, как заметили Томас Макдоноу и покойный Нейл Брайс из Корнуолла, водород, который улетучивается с Титана, формирует диффузный тороид, или кольцо из водорода вокруг Сатурна. Это очень интересное предположение, которое, возможно, относится не только к Титану, но и к другим спутникам. «Пионер-10» обнаружил такой водородный тороид вокруг Юпитера рядом с Ио. Когда «Пионер-11» и «Вояджер-1» и «Вояджер-2» подлетят к Титану, они, возможно, обнаружат тороид около Титана.
Титан будет самым легким объектом для исследований во внешней Солнечной системе. На планеты, где почти нет атмосферы, такие как Ио или астероиды, проблематично приземлиться, потому что мы не можем использовать атмосферное торможение. С гигантскими планетами, такими как Юпитер и Сатурн, противоположная проблема: ускорение из-за гравитации такое большое и увеличение атмосферной плотности такое быстрое, что сложно изобрести атмосферный зонд, который не сгорит при вхождении. У Титана, однако, достаточно плотная атмосфера и достаточно низкая гравитация. Если бы он находился немного ближе, мы, вероятно, запустили бы туда спускаемый аппарат уже сегодня.
Титан – это привлекательный и загадочный мир, источник ценной информации, который, как мы внезапно поняли, оказался доступен для исследования: мы можем запустить космические орбитальные аппараты, чтобы определить глобальные параметры и найти разрывы в облаках, и аппараты для исследования условий входа в плотные слои атмосферы, чтобы взять образец красных облаков и неизвестной атмосферы, а также спускаемые аппараты, чтобы изучить поверхность планеты, которую мы никогда раньше не видели. Титан дает замечательную возможность изучить те виды органических соединений, из которых на Земле могла зародиться жизнь. Несмотря на низкую температуру, отнюдь не исключено, что на Титане есть жизнь. А геология его поверхности, возможно, не имеет аналогов во всей Солнечной системе. Титан ждет…
Глава 14
Климат планет
Не ирония ли это судьбы –
Вызвать неизвестные изменения
В климате Земли?
Роберт Грейвз. Встреча
Считается, что в промежутке между 30 и 10 млн лет назад температура на Земле постепенно понизилась всего лишь на несколько градусов. Но жизненные циклы многих растений и животных приспособлены к определенной температуре, и обширные леса отступили к широтам с более теплым климатом. Отступление лесов постепенно изменило среду обитания небольших покрытых шерстью существ с бинокулярным зрением, которые весили чуть больше килограмма и до этого жили, перепрыгивая с ветки на ветку. Когда леса ушли, остались только эти покрытые шерстью существа, которые смогли выжить в покрытой травянистой растительностью саванне. Спустя несколько десятков миллионов лет эти существа оставили две группы потомков: к одной относятся павианы, а другая называется «люди». Возможно, мы обязаны самим своим существованием климатическим изменениям, которые в среднем составляли всего несколько градусов. Такие изменения привели к возникновению одних видов и вымиранию других. Они сильно повлияли на характер жизни на нашей планете, и становится все более ясно, что климат продолжает меняться и в наши дни.
Существует множество методов определения изменений климата в прошлом. Некоторые из них позволяют заглянуть далеко в прошлое, другие имеют только ограниченное применение. Надежность этих методов также различна. Один из подходов, который применим к периоду времени, относящемуся к миллиону лет назад, основан на определении соотношения изотопов кислорода O18 и O16 в карбонатах раковин ископаемых фораминифер. В этих раковинах, которые принадлежат к виду, очень похожему на те, что можно изучать сегодня, соотношение O18 / O16 меняется в зависимости от температуры воды, в которой они росли. Схож с изотопно-кислородным методом другой метод, основанный на определении соотношении изотопов серы S34 и S32. Существуют и другие, более прямые палеонтологические индикаторы климата: например, повсеместное распространение кораллов, фиговых деревьев и пальм указывает на высокие температуры, а многочисленные остатки крупных покрытых шерстью зверей, таких как мамонты, указывают на низкие температуры. Геологические записи изобилуют многочисленными свидетельствами оледенения – больших перемещающихся пластов льда, которые оставляют характерные валуны и следы эрозии. Также ясными геологическими свидетельствами служат отложения эвапоритов
[130] – участки, где соленая вода испарилась и осталась соль. Такое испарение происходит преимущественно в теплом климате.
