Źródło zdjęcia: Keck
Gdy statek kosmiczny Cassini-Huygens zbliża się do lipcowego spotkania z Saturnem i jego księżycem Titan, zespół z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley, astronomowie szczegółowo zbadali obłok Księżyca i to, co zobaczy sonda Huygens podczas nurkowania w atmosferze Tytana, aby wylądować na powierzchni.
Astronom Imke de Pater i jej koledzy z UC Berkeley zastosowali optykę adaptacyjną w teleskopie Keck na Hawajach, aby zobrazować mgłę węglowodorów otaczającą księżyc, robiąc zdjęcia na różnych wysokościach od 150-200 kilometrów na powierzchnię. Złożyli zdjęcia w film, który pokazuje, co spotka Huygens, gdy zejdzie na powierzchnię w styczniu 2005 r., Sześć miesięcy po wejściu orbity Cassini na orbitę wokół Saturna.
„Wcześniej widzieliśmy każdy składnik mgły, ale nie wiedzieliśmy, gdzie dokładnie jest w stratosferze lub troposferze. Są to pierwsze szczegółowe zdjęcia rozkładu mgły z wysokością ”- powiedział chemik atmosferyczny Mate Adamkovics, doktorant w College of Chemistry na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley. „To różnica między prześwietleniem atmosfery i rezonansem magnetycznym”.
„To pokazuje, co można zrobić z nowymi instrumentami w teleskopie Keck”, dodał de Pater, odnosząc się do spektrometru bliskiej podczerwieni (NIRSPEC) zamontowanego z adaptacyjnym układem optycznym. „Po raz pierwszy nakręcono film, który pomoże nam zrozumieć meteorologię na Tytanie”.
Adamkovics i de Pater zauważają, że nawet po tym, jak Cassini dotrze w tym roku do Saturna, obserwacje naziemne mogą dostarczyć ważnych informacji na temat zmian atmosfery Tytana w czasie oraz tego, w jaki sposób cyrkulacja łączy się z chemią atmosferyczną, tworząc aerozole w atmosferze Tytana. Stanie się to jeszcze łatwiejsze w przyszłym roku, gdy OSIRIS (spektrograf do obrazowania w podczerwieni z tłumieniem OH) pojawi się w teleskopach Keck, powiedział de Pater. OSIRIS jest zintegrowanym spektrografem pola bliskiej podczerwieni zaprojektowanym dla adaptacyjnego układu optycznego Kecka, który może próbkować małą prostokątną plamę nieba, w przeciwieństwie do NIRSPEC, która próbkuje szczelinę i musi zeskanować plamę nieba.
De Pater zaprezentuje wyniki i film w czwartek, 15 kwietnia, na międzynarodowej konferencji w Holandii z okazji 375. urodzin holenderskiego naukowca Christiaana Huygensa. Huygens był pierwszym „dyrektorem naukowym” Acad? Mie Fran? Aise i odkrywcą Titana, największego księżyca Saturna, w 1655 r. Czterodniowa konferencja, która rozpoczęła się 13 kwietnia, odbywa się w Europejskim Centrum Kosmicznym i Technologicznym w Noordwijk.
Misja Cassini-Huygens to międzynarodowa współpraca między trzema agencjami kosmicznymi - National Aeronautics and Space Administration, Europejską Agencją Kosmiczną i włoską Agencją Kosmiczną - z udziałem 17 narodów. Został wystrzelony z Kennedy Space Center 15 października 1997 r. Statek kosmiczny przyleci do Saturna w lipcu, a orbiter Cassini ma wysłać dane o planecie i jej księżycach przez co najmniej cztery lata. Orbiter przekaże również dane z sondy Huygens, gdy zanurzy się w atmosferze Tytana i po wylądowaniu na powierzchni w przyszłym roku.
To, co sprawia, że Tytan jest tak interesujący, to jego pozorne podobieństwo do młodej Ziemi, epoki, w której życie prawdopodobnie powstało i zanim tlen zmienił chemię naszej planety. Atmosfery zarówno Tytana, jak i wczesnej Ziemi były zdominowane przez prawie taką samą ilość azotu.
Atmosfera Tytana zawiera znaczną ilość metanu gazowego, który jest chemicznie zmieniany przez światło ultrafioletowe w górnej atmosferze lub stratosferze, tworząc długołańcuchowe węglowodory, które kondensują w cząstki, które tworzą gęstą mgłę. Te węglowodory, które mogą być jak olej lub benzyna, ostatecznie osiadają na powierzchni. Obserwacje radarowe wskazują płaskie obszary na powierzchni Księżyca, które mogą być kałużami lub jeziorami propanu lub butanu, powiedział Adamkovics.
Astronomowie byli w stanie przebić mgłę węglowodorową, aby spojrzeć na powierzchnię za pomocą teleskopów naziemnych z adaptacyjną optyką lub interferometrii plamkowej, a także za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble'a, zawsze z filtrami, które pozwalają teleskopom widzieć przez „okna” w mgle, gdzie metan nie wchłania.
Samo obrazowanie zamglenia nie było tak łatwe, przede wszystkim dlatego, że ludzie musieli obserwować przy różnych długościach fal, aby zobaczyć je na określonych wysokościach.
„Do tej pory to, co wiedzieliśmy o rozkładzie zamglenia, pochodziło z oddzielnych grup przy użyciu różnych technik, różnych filtrów” - powiedział Adamkovics. „Dostajemy to wszystko za jednym razem: trójwymiarowy rozkład zamglenia na Tytanie, ile w każdym miejscu na planecie i jak wysoko w atmosferze, podczas jednej obserwacji”.
Instrument NIRSPEC w teleskopie Keck mierzy intensywność pasma długości fal bliskiej podczerwieni jednocześnie, skanując około 10 warstw wzdłuż powierzchni Tytana. Ta technika umożliwia rekonstrukcję zamglenia w zależności od wysokości, ponieważ określone długości fal muszą pochodzić z określonych wysokości, w przeciwnym razie nie byłyby w ogóle widoczne z powodu absorpcji.
Film Adamkovics i de Pater razem wzięte pokazują rozkład zamglenia podobny do zaobserwowanego wcześniej, ale bardziej kompletny i złożony w bardziej przyjazny dla użytkownika sposób. Na przykład mgła w atmosferze nad biegunem południowym jest bardzo widoczna na wysokości od 30 do 50 kilometrów. Wiadomo, że ta mgiełka tworzy się sezonowo i rozprasza podczas „roku” Tytana, który wynosi około 29 1/2 ziemskich lat.
Zamglenie stratosferyczne na około 150 kilometrach jest widoczne na dużym obszarze na półkuli północnej, ale nie na półkuli południowej, co wcześniej zaobserwowano asymetrię.
Na tropopauzie południowej półkuli, granicy między niższą atmosferą a stratosferą na wysokości około 42 kilometrów, widoczna jest mgiełka Cirrus, analogiczna do mgiełki Cirrus na Ziemi.
Obserwacji dokonali 19, 20 i 22 lutego 2001 r., De Pater i kolega Henry G. Roe z Kalifornijskiego Instytutu Technologii, i przeanalizowali je Adamkovics przy użyciu modeli wykonanych przez Caitlin A. Griffith z University of Arizona, wraz z współautor SG Gibbard z Lawrence Livermore National Laboratory.
Praca była częściowo sponsorowana przez National Science Foundation i Technology Center for Adaptive Optics.
Oryginalne źródło: UC Berkeley News Release
