Podczas przelotu Titana w 2006 r. Sonda kosmiczna Cassini uchwyciła jedne z najbardziej szczegółowych zdjęć największego księżyca Saturna. Co ciekawe, te formacje chmur silnie przypominają te, które są widoczne we własnej polarnej stratosferze.
Jednak w przeciwieństwie do ziemskich chmury te składają się wyłącznie z ciekłego metanu i etanu. Biorąc pod uwagę niewiarygodnie niskie temperatury Tytana - minus 185 ° C (-300 ° F) - nic dziwnego, że istnieje tak gęsta atmosfera ciekłych węglowodorów lub że morza metanu pokrywają planetę.
Zaskakujący jest jednak fakt, że kryształy metanu również istnieją w tej atmosferze. Osiem lat po zrobieniu zdjęć bieguna północnego Tytana astronomowie doszli do wniosku, że region ten zawiera także śladowe ilości lodu metanowego.
„Pomysł, że chmury metanu mogą powstać tak wysoko na Tytanie, jest zupełnie nowy”, powiedziała Carrie Anderson, naukowiec biorący udział w Cassini w NASA Goddard Space Flight Center w Greenbelt w stanie Maryland i główny autor badania. „Nikt wcześniej nie uważał tego za możliwe.”
Inne chmury stratosferyczne zostały już zidentyfikowane na Tytanie, w tym chmury etanu - substancji chemicznej powstającej po rozpadzie metanu. Odkryto tam również delikatne chmury cyjanoacetylenu i cyjanowodoru, które powstają w wyniku reakcji metanowych produktów ubocznych z cząsteczkami azotu.
Ale chmury zamrożonego metanu były uważane za mało prawdopodobne w stratosferze Tytana. Ponieważ troposfera zatrzymuje większość wilgoci, chmury stratosferyczne wymagają ekstremalnego zimna. Nawet temperatura stratosfery wynosząca minus 203 ° C (-333 ° F), zaobserwowana przez Cassiniego na południe od równika, nie była wystarczająco zimna, aby pozwolić niewielkiemu metanowi w tym obszarze atmosfery skroplić się w lodzie.
Zauważył Anderson i jej współautor Goddard, Robert Samuelson, że temperatury w niższej stratosferze Tytana nie są takie same na wszystkich szerokościach geograficznych. Zostało to oparte na danych pobranych z kompozytowego spektrometru podczerwonego Cassini i radia naukowego statku kosmicznego, które wykazały, że temperatura na wysokości w pobliżu bieguna północnego była znacznie niższa niż na południe od równika.
Okazuje się, że ta różnica temperatur - aż 6 ° C (11 ° F) - to więcej niż wystarczająca ilość lodu metanowego.
Inne obserwacje systemu chmur Tytana potwierdzają ten wniosek, na przykład to, jak niektóre regiony wydają się gęstsze niż inne, a wykryte większe cząstki mają odpowiedni rozmiar dla lodu metanowego. Potwierdzili również, że oczekiwana ilość metanu - 1,5%, która wystarcza do utworzenia cząstek lodu - jest obecna w stratosferze polarnej niższej.
Co więcej, obserwacja potwierdza pewne modele działania atmosfery Tytana.
Według tego modelu Titan ma globalny wzór cyrkulacji, w którym ciepłe powietrze na półkuli letniej wypływa z powierzchni i wchodzi do stratosfery, powoli docierając do bieguna zimowego. Tam masa powietrza opada z powrotem, schładzając się podczas opadania, co pozwala na tworzenie się chmur metanowych w stratosferze.
„Cassini stale zbiera dowody tego globalnego wzorca krążenia, a identyfikacja tej nowej chmury metanowej jest kolejnym silnym wskaźnikiem tego, że proces ten działa tak, jak myślimy” - powiedział Michael Flasar, naukowiec Goddard i główny badacz w dziedzinie kompozytowej podczerwieni Cassiniego Spektrometr (CIRS).
Podobnie jak ziemskie chmury stratosferyczne, chmura metanu Tytana znajdowała się w pobliżu bieguna zimowego, powyżej 65 stopni szerokości geograficznej północnej. Anderson i Samuelson szacują, że ten rodzaj systemu chmurowego - który nazywają chmurami metanowymi indukowanymi osiadaniem (w skrócie SIMC) - może rozwinąć się na wysokości od 30 000 do 50 000 metrów (98 000 do 164 000 stóp) nad powierzchnią Tytana.
„Titan nadal zadziwia naturalnymi procesami podobnymi do tych na Ziemi, ale angażującymi materiały inne niż nasza znajoma woda”, powiedział Scott Edgington, zastępca naukowca Cassini w NASA Jet Jet Propulsion Laboratory (JPL) w Pasadenie w Kalifornii. „Zbliżając się do południowego przesilenia zimowego na Titan, będziemy dalej badać, w jaki sposób te procesy tworzenia się chmur mogą się różnić w zależności od pory roku.”
Wyniki tego badania są dostępne online w listopadowym wydaniu Ikar
