Przygotowując się do wizyty Cassiniego na Księżycowym Tytanie Saturna, naukowcy spodziewali się, że miejsce to zalane etanem - produktem ubocznym rozpadu metanu. Możliwe, że ta chmura latem opada etanem, a zimą skrapla się wokół bieguna, gromadząc się w postaci lodu.
Spektrometr mapowania wizualnego i podczerwonego Cassini (VIMS) wykrył coś, co wydaje się być masywną chmurą etanu otaczającą biegun północny Tytana. Chmura może padać śniegiem z płatków etanu do jezior metanowych poniżej.
Chmura może być wskazówką potrzebną do rozwiązania zagadki, która wprawiła w zakłopotanie naukowców, którzy do tej pory nie widzieli dowodów na zasłonę chmur etanowych i płynów powierzchniowych, które początkowo uważano za wystarczająco duże, aby pokryć całą powierzchnię Tytana oceanem o głębokości 300 metrów .
Zanim misja Cassini-Huygens zaczęła odwiedzać Tytana w 2004 r., „Spodziewaliśmy się, że zobaczymy dużo etanu - ogromne chmury etanu na wszystkich szerokościach geograficznych i rozległe morza na powierzchni gigantycznego księżyca Saturna Tytan”, powiedział Caitlin Griffith, planetolog z University of Arizona.
Jest tak, ponieważ ultrafioletowe światło słoneczne nieodwracalnie rozkłada metan w atmosferze głównie azotu. Etan jest zdecydowanie najobfitszym produktem ubocznym, gdy metan ulega rozpadowi. Naukowcy teoretyzowali, że jeśli metan byłby składnikiem atmosfery przez 4,5 miliarda lat życia Tytana - i nie było powodu podejrzewać, że tak nie jest - wielki księżyc zalałby morza etanu.
Radar sondy Cassini NASA znalazł jeziora w północnych arktycznych szerokościach geograficznych Titana podczas przelotu 22 lipca. Jednak „Wiemy teraz, że powierzchnia Tytana jest w dużej mierze pozbawiona jezior i oceanów” - powiedział Griffith. Jest członkiem zespołu Cassini VIMS z siedzibą w UA, kierowanego przez profesora Roberta Browna z UA Lunar and Planetary Lab.
Brakujący etan jest tym bardziej tajemniczy, ponieważ zdjęcia Cassiniego sugerują, że inne mniej obfite ciała stałe wytrącają się z reakcji fotochemicznych w atmosferze Tytana, tworząc wydmy i pokrywające kratery na jego powierzchni, powiedział Griffith.
VIMS dokonał pierwszego wykrycia ogromnej polarnej chmury etanowej Tytana, gdy zbadał wysokie północne szerokości geograficzne Titan na muchach Cassini w grudniu 2004 r., Sierpniu 2005 r. I wrześniu 2005 r.
VIMS wykrył chmurę cirrus jako jasne pasmo na wysokościach od 30 km do 60 km na skraju koła podbiegunowego Tytana, między 51 stopni a 69 stopni szerokości geograficznej północnej. Jak zauważył Griffith, VIMS widział tylko część chmury, ponieważ większość północnego regionu polarnego znajduje się w cieniu zimy i nie będzie w pełni oświetlona do 2010 roku.
„Nasze obserwacje wskazują, że pokłady etanu na powierzchni powinny znajdować się konkretnie na biegunach, a nie globalnie rozmieszczone na dysku Tytana, jak wcześniej zakładano” - powiedział Griffith. „To może częściowo tłumaczyć brak płynnych oceanów i chmur etanu na środkowych i niższych szerokościach geograficznych Tytana”.
„Uważamy, że etan pada lub, jeśli temperatura jest wystarczająco niska, w tej chwili pada śnieg na biegunie północnym. Kiedy zmieniają się pory roku, oczekujemy, że etan będzie się kondensował na biegunie południowym podczas zimy - powiedział Griffith. Jeśli warunki polarne są tak chłodne, jak przewidują, etan może gromadzić się jak lód polarny.
Etan rozpuszcza się w metanie, który, jak przewidują naukowcy, pada z atmosfery na biegunie północnym podczas chłodnej zimy. „Oczekujemy, że podczas polarnych zim niziny będą kryły jeziora metanowe bogate w etan” - zauważył Griffith. „Być może są to jeziora niedawno sfotografowane przez Cassini.”
Gdyby etan był produkowany w dzisiejszym tempie przez cały okres życia Tytana, łącznie ponad dwa kilometry etanu wytrąciłby się nad biegunami. Ale to wydaje się mało prawdopodobne, powiedział Griffith.
Naukowcy nie mają bezpośrednich dowodów na polarne czapy lodu etanowego. Biegun północny Tytana jest w zimowej ciemności, a kamery Cassini jeszcze go nie widziały w świetle odbitym. Kamery Cassini zobrazowały biegun południowy Tytana. „Morfologia widoczna na tych zdjęciach nie sugeruje, że polarna czapa lodowa wynosi dwa kilometry, ale na zdjęciach widać cechy przepływu”, powiedział Griffith.
„W najbliższych miesiącach zaczniemy robić więcej pasaży polarnych” - dodała. „Do końca przyszłego roku Cassini zarejestruje pierwszy profil temperaturowy Tytana, który pokaże nam, jak zimno są na biegunie”.
Griffith jest pierwszym autorem artykułu „Evidence for a Polar Ethane Cloud on Titan”, opublikowanego w bieżącym (15 września) numerze Science. Współautorami są Paulo Pinteado i lider zespołu VIMS Robert Brown z UA i naukowcy z Francji, Jet Propulsion Laboratory w Pasadenie, Kalifornia, U.S. Geological Survey, Cornell University, NASA Ames Research Center, Portugalia i Niemcy.
Griffith, Pinteado i Robert Kursinski z UA współpracowali wcześniej nad badaniami chmur metanu o długości tysiąca mil, które otaczają Tytana na południowych szerokościach geograficznych. Na podstawie analizy obrazów VIMS doszli do wniosku, że te wysoce zlokalizowane chmury konwekcyjne, które składają się z metanu, powstają w wyniku letniego nagrzewania, podobnie jak burze na Ziemi.
Instrument VIMS jest spektrometrem obrazowym, który wytwarza specjalny zestaw danych zwany kostką obrazową. Jednocześnie wykonuje zdjęcie obiektu w wielu kolorach. Zwykła kamera wideo wykonuje zdjęcia w trzech podstawowych kolorach (czerwonym, zielonym i niebieskim) i łączy je w celu uzyskania obrazów widzianych przez ludzkie oko. Instrument VIMS wykonuje zdjęcia w 352 oddzielnych długościach fal lub kolorach, obejmujących sferę kolorów znacznie wykraczającą poza te widoczne dla ludzi. Wszystkie materiały odbijają światło w unikalny sposób. Tak więc cząsteczki dowolnego pierwiastka lub związku można zidentyfikować na podstawie długości fali, którą odbijają lub absorbują, na podstawie ich „widmowych” widm.
Misja Cassini-Huygens to wspólny projekt NASA, Europejskiej Agencji Kosmicznej i Włoskiej Agencji Kosmicznej. Jet Propulsion Laboratory, oddział California Institute of Technology w Pasadenie w Kalifornii, zarządza misją w NASA Science Mission Directorate, Waszyngton, D.C. Orbiter Cassini i jego dwie kamery pokładowe zostały zaprojektowane, opracowane i zmontowane w JPL. Zespół spektrometru mapowania wizualnego i podczerwonego pracuje na Uniwersytecie Arizony w Tucson.
Oryginalne źródło: University of Arizona News Release
