Внимательно следя за радиосигналом во время сближений аппарата Cassini со спутником Сатурна — Титаном, ученые все глубже проникают в его недра, историю возникновения и историю эволюции. Небольшие гравитационные возмущения, которые испытывает аппарат под действием массы Титана, сказываются на отклонениях от расчетной орбиты, а это в свою очередь вызывает «сжатия» или «растяжения» радиосигнала, передаваемого на Землю. Это вызвано эффектом Доплера. С помощью отклонений от ожидаемых данных ученые способны вычислить точную массу тела, а также ее распределение, что позволяет строить гравитационные модели и изучать недоступные прямым наблюдениями недра изучаемых объектов.
Подобные исследования всего лишь неделю назад проводились с помощью аппарата «Марс Экспресс» для определения строения загадочного спутника Марса Фобоса. Теперь похожие эксперименты дают возможность планетологам говорить и о строении Титана. После анализа данных, ученые сделали выводы о том, что внутренности «оранжевой» луны слишком заморожены для того, чтобы разделиться на отдельные слои каменных пород и льда.
Сравнивая эту находку с исследованиями других спутников Солнечной системы, таких как Ганимед или Каллисто, а также со строением внутренних планет, можно сказать, что Титан развивался совершенно отличным способом.
В настоящее время ученым известно, что Титан примерно наполовину состоит из каменных пород и наполовину из водяного льда. Но необходимы были данные о гравитации, чтобы выяснить, как этот материал распределен. Теперь получается, что недра спутника представляют собой водяной лед с примесями камня, которые никогда не разогревались выше относительно теплых температур. Только лишь первые 500 км недр, вероятно, лишены каменных пород, тогда как на других расстояниях они распределяются в различной степени смешения между собой в зависимости от глубины.
По словам Дэвида Стивенсона (David J. Stevenson), профессора планетологии из Калифорнийского Технологического Института, для того, чтобы избежать разделение льда и камня на отдельные слои, необходимо избежать их достаточного нагревания. Это значит, что Титан «строился» намного медленнее, вероятно в течении миллиона лет во время формирования Солнечной системы.
Таким образом, имея приблизительно одинаковые размеры и состав, Ганимед, Каллисто или Титан имеют совершенно различные истории происхождения и развития.
Подобные измерения, кроме прочего, могут пролить свет на необычную топографию Титана, которая может быть образована теплыми текучими породами из водяного льда, как, например, тяжелые геологические образования вроде гор.
Для составления сегодняшней картины, ученые использовали данные от четырех сближений между февралем 2006 года и июлем 2008 года. В эти периоды Cassini сближался с Титаном на расстояния от 1300 до 1900 км.
Невероятным можно считать и то, что ученые смогли уловить различия сигнала в 5 тысячных долей миллиметра за секунду, даже тогда, когда его источник находился на расстоянии более миллиарда километров от Земли.
Конечно, эти исследования не помогают ответить на уже старый вопрос о наличии океана в недрах Титана. Но исследователи уверенно заявляют, что полученная информация не опровергает эту гипотезу. Работы в этом направлении будут продолжаться, и огромный вклад сюда, естественно, должны внести радиоэксперименты.
В дальнейшем с помощью таких наблюдений ученые планируют ответить также на вопросы о размерах коры Титана. Зная это, можно строить гипотезы и модели того, как в течении огромного геологического периода метан возобновлялся в атмосфере спутника. В настоящее время это очень актуальная тема, которая сродни с вопросом о происхождении и существовании воды на Земле.
Перевод: Выявлена смесь льда и камня в недрах Титана,
Источник: Cassini Data Show Ice and Rock Mixture Inside Titan