В озерах Титана легкий ветер поднимает трехметровые волны, говорят ученые

Легкий ветерок, который на Земле едва коснулся бы водной поверхности, поднимет трехметровые волны в озерах Титана. Таковы результаты моделирования, проведенного американскими учеными.

Океанографы, геоморфологи и ученые-планетологи объединились, чтобы понять, какими могут быть волны на небесных телах, где есть жидкая материя. Результатом их работы стала модель PlanetWaves, которая описана в журнале Geophysical Research: Planets.

"На Земле мы привыкли к определенной волновой динамике. Но с помощью этой модели мы можем увидеть, как волны ведут себя на планетах с различными жидкостями, атмосферами и гравитацией. Это может даже идти вразрез с нашей интуицией", - говорит соавтор исследования Эндрю Эштон из Океанографического института Вудс-Хоул.

Особый интерес представляют волны на Титане. Самый большой спутник Сатурна — единственное тело в Солнечной системе, кроме Земли, на котором есть жидкие озера.

"Везде, где есть поверхность жидкости и воздух, движущийся по ней, могут возникать волны. Что касается Титана, проблема в том, что у нас нет прямых наблюдений за этими озерами. Мы не знаем точно, какие волны могут там быть. И модель дает нам представление", - объясняет профессор Тейлор Перрон из Массачусетского технологического института (MIT).

Почему это необходимо?

Если человечество когда-нибудь отправит зонд к озерам Титана, новая модель поможет сделать его устойчивым к волнам.

«Необходимо создать что-то, что сможет противостоять волновой энергии, поэтому важно знать, с какими волнами придется иметь дело этим устройствам», — сказала аспирантка Массачусетского технологического института Уна Шнек, ведущий автор исследования.

По ее словам, подобные исследования были, но они не учитывали состав жидкости, образующей волны. Новая модель учитывает это: плотность, вязкость и поверхностное натяжение. Кроме того, сюда, конечно же, входит гравитация и атмосферное давление.

«Представьте себе совершенно неподвижное озеро», — предлагает Эштон. «Мы хотим понять: какой ветер вызовет самую первую, едва заметную рябь — и так шаг за шагом, вплоть до штормовой волны».

Проверено на Земле

Модель была протестирована на основе данных о грунтовых волнах, собранных буями на озере Верхнее за 20 лет, и была проверена точность ее работы. Лишь после этого мы начали рассчитывать волновую динамику на других небесных телах.

Мы начали с Титана, который достаточно хорошо изучен зондом Кассини. На основании собранной им информации предполагается, что озера там заполнены жидким метаном и этаном. В таких легких жидкостях и при слабой гравитации волны должны возникать очень легко.

«Это похоже на движение высоких волн в замедленной съемке», — описывает Шнек. «Если бы мы стояли на берегу такого озера, мы бы чувствовали лишь слабый ветерок, но видели бы приближающиеся огромные волны. На Земле это невозможно».

Мы также рассматривали волновую активность на древнем Марсе. Красная планета содержит множество ударных бассейнов, которые, вероятно, были заполнены водой до того, как атмосфера рассеялась и вода испарилась. Модель показала, что по мере того, как марсианская атмосфера постепенно исчезала, а давление падало, для создания таких же волн требовались все более сильные ветры.

А как насчет экзопланет?

Кроме того, модель была применена к трем экзопланетам.

LHS 1140 b — «холодная суперЗемля». Там есть жидкая вода, но гравитация выше. В результате при том же ветре волны слабее наших.

Кеплер 1649 b — планета типа Венеры с гравитацией, аналогичной земной. Там в озерах плещется серная кислота; она в два раза плотнее воды, поэтому даже небольшая рябь требует сильного ветра.

Этот эффект еще более выражен на третьей планете, 55 Cancri e, лавовом мире с более высокой гравитацией, чем на Земле, и гораздо более плотной и вязкой поверхностной жидкостью. Чтобы слегка встряхнуть расплавленную породу, нужен ураган со скоростью около 130 км/ч.

Перрон надеется, что модель поможет ответить на давние вопросы о формировании планетарных ландшафтов.

"В отличие от Земли, где в месте слияния реки с морем часто образуется дельта, на Титане очень мало дельт, хотя рек и береговых линий достаточно. Могут ли быть причиной волны? - рассуждает профессор. - Именно на эти вопросы поможет ответить наша модель".