Начать стоит с постановки задачи. С вводных. На Земле плотность атмосферы, превосходившая современную в катархее – 4.4 миллиарда лет назад, – в 50 раз, уже через полмиллиарда лет упала в 10 раз, а ещё через миллиард остановилась на уровне, неизменном до сих пор. Сила тяжести на Марсе, как известно, меньше, так что, атмосферу, – как говорят, – он удержать не способен. До современного уровня с отметки 5 атмосфер её плотность снизилась за 1.5-2 миллиарда лет. С другой же стороны на Титане, – несмотря на меньшую, чем на ещё Марсе, силу тяжести, – атмосфера вшестеро плотнее земной.
...Титан ничего не потерял? Почти всё потерял. Первоначальная плотность газовой оболочки Титана, как считается, достигала 90 атмосфер.
Но снизилась до современных значений она тоже довольно давно. Спутник Сатурна не изучен пока так хорошо, как Земля и Марс. Сказать насколько давно – сложно. Однако, вводной в данном случае является общая черта истории всех трёх тел. Первичная атмосфера, изначально очень плотная, быстро покидает планету. Тем не менее, на некотором этапе этот процесс замедляется и прекращается.
...Механизмы пополнения и потери атмосферы сложны и разнообразны. Ибо включают в себя такие эффекты, как минерализацию и переход в жидкую фазу. Роль играет и наличие магнитного поля… Но для понимания ситуации достаточно рассмотреть только утечку в космос as is.
А тут – все просто. Для того, чтобы покинуть планету, молекула газа должна приобрести скорость выше второй космической. То есть, иметь высокую температуру. Температура же – мера средней кинетической энергии молекул. Чем ниже масса молекулы, тем выше будет её скорость при равной температуре.
И это, к вопросу о «неспособности удержать атмосферу». Тут надо уточнять, какая именно атмосфера, – какие газы, – и при какой температуре удержанию подлежат. Так, не только Марс, но и Земля при характерных для их газовых оболочек температурах, не могут удержать водород и гелий. Как следствие, первичные атмосферы, по составу близкие к газам первичной туманности, быстро разлетелись.
Та же участь постигла на Марсе и вторую – вулканическую атмосферу. Остался только самых тяжёлый – углекислый – газ. И теряться он перестал только после того, как в основной массе – вымерз. Газообразный остаток слишком холоден, чтобы даже под градом космических частиц много молекул могли набрать вторую космическую скорость.
На Титане же ещё холоднее. Настолько, что углекислота – не в счёт. Она находится на планете в твёрдой фазе. То же в значительной мере касается и метана. Он – лёгок, да ещё и радиационно нестоек. Но все потери восполняются испарением жидкости.
Основная же компонента атмосферы Титана, как известно, азот, – накопленный в результате радиационного разложения аммиака. Это тяжёлый газ, температура же его крайне низка. В таких условиях, – учитывая также и огромное удаление от Солнца, а значит и слабость солнечного ветра, – азот не преодолевает гравитацию Титана.
...Вопрос, таким образом, не в том, почему атмосфера Титана не рассеялась, а в том, почему она была необычно, – для лун особенно, – плотной изначально. Но это уже отдельный вопрос. Ответ на который, возможно, заключается в том, что Титан – не настоящая луна, или «луна по случаю».
