13 gadu un 76 dienu laikā, kad Cassini misija, kas pavadīta ap Saturnu, orbiteru un tā zemi ( Huygens zonde) atklāja daudz ko par Saturnu un tā pavadoņu sistēmām. Īpaši tas attiecas uz Titānu, Saturna lielāko mēnesi un vienu no noslēpumainākajiem objektiem Saules sistēmā. Cassini daudzo mušu rezultātā zinātnieki daudz uzzināja par Titāna metāna ezeriem, atmosfēru bagāto atmosfēru un virsmas īpašībām.
Pat ja Cassini iegrimis Saturna atmosfērā 2017. gada 15. septembrī, zinātnieki joprojām ielej lietas, ko tas atklāja. Piemēram, pirms tās misijas beigām Cassini notvēra dīvaina mākoņa attēlu, kas peld augstu virs Titāna dienvidu pola, kurš sastāv no toksiskām, hibrīda ledus daļiņām. Šis atklājums ir vēl viena norāde uz sarežģīto organisko ķīmiju, kas notiek Titāna atmosfērā un uz tās virsmas.
Tā kā šis mākonis bija neredzams ar neapbruņotu aci, tas bija novērojams tikai pateicoties Cassini Composite Infrared Spektrometram (CIRS). Šis instruments pamanīja mākoni aptuveni 160 līdz 210 km (100 līdz 130 jūdzes) augstumā, tālu virs metāna lietus mākoņiem Titāna troposfērā. Tas aptvēra arī lielu teritoriju netālu no dienvidu pola, starp 75 ° un 85 ° dienvidu platumu.
Izmantojot ķīmisko pirkstu nospiedumu, kas iegūts ar CIRS instrumentu, NASA pētnieki veica arī laboratorijas eksperimentus, lai rekonstruētu mākoņa ķīmisko sastāvu. Šie eksperimenti noteica, ka mākonis sastāv no organiskām molekulām - cianīda - cianīda un benzola. Šķiet, ka šīs divas ķīmiskās vielas ir kondensējušās kopā, veidojot ledus daļiņas, nevis kārtojušās viena virs otras.
Tiem, kuri vairāk nekā pēdējo desmit gadu laikā ir pavadījuši Titāna atmosfēras izpētē, šis bija diezgan interesants un negaidīts atradums. Kā nesenā NASA paziņojumā presei sacīja NASA Goddard kosmosa lidojumu centra CIRS līdz izmeklētājs Kerijs Andersons:
“Šis mākonis attēlo jaunu ledus ķīmisku formulu Titāna atmosfērā. Interesanti ir tas, ka šis kaitīgais ledus ir izgatavots no divām molekulām, kas kondensējas kopā no bagātīgā gāzu maisījuma pie dienvidu pola. ”
Šī mākoņa klātbūtne ap Titāna dienvidu polu ir arī vēl viens mēness globālās cirkulācijas paraugu piemērs. Tas ietver siltu gāzu straumes, kas tiek nosūtītas no puslodes, kas piedzīvo vasaru, uz puslodes pieredzi ziemā. Šis modelis mainās pretēji virzienam, kad mainās gadalaiki, un tas izraisa mākoņu uzkrāšanos ap to, kur pols piedzīvo ziemu.
Kad Cassini orbīts ieradās Saturnā 20o4, Titāna ziemeļu puslodē tika piedzīvota ziema - kas sākās 2004. gadā. Par to liecināja mākoņu uzkrāšanās ap ziemeļu polu, ko Cassini pamanīja savas pirmās tikšanās laikā ar mēness vēlāk nekā tajā pašā gadā. Līdzīgi, tās pašas parādības notika ap dienvidu polu netālu no Cassini misijas beigām.
Tas bija saskaņā ar sezonālajām izmaiņām Titānā, kas notiek aptuveni ik pēc septiņiem Zemes gadiem - gads uz Titāna ilgst apmēram 29,5 Zemes gadus. Parasti mākoņi, kas veidojas Titāna atmosfērā, ir strukturēti slāņos, kur dažāda veida gāze kondensējas ledus mākoņos dažādos augstumos. Kurš kondensējas, ir atkarīgs no tā, cik daudz ir tvaiku un no temperatūras - kas kļūst arvien vēsāks, tuvāk virsmai.
Tomēr dažreiz dažāda veida mākoņi var veidoties vairākos augstumos vai sakondensēties ar citiem mākoņu veidiem. Tas noteikti bija gadījums, kad nonāca līdz lielajam cianīda ūdeņraža un benzola mākonim, kas bija plankumains virs dienvidu pola. Pierādījumi par šo mākoni tika iegūti no trim Titāna novērojumu kopām, kas tika veiktas ar CIRS instrumentu un notika 2015. gada jūlijā un novembrī.
CIRS instruments darbojas, atdalot infrasarkano gaismu to veidojošajās krāsās, un pēc tam mēra šo signālu stiprumus dažādos viļņu garumos, lai noteiktu ķīmisko parakstu klātbūtni. Iepriekš tas tika izmantots, lai identificētu ūdeņraža cianīda ledus mākoņu klātbūtni virs dienvidu pola, kā arī citas toksiskas ķīmiskas vielas Mēness stratosfērā.
Kā sacīja FIRS Maikls Flasars, CIRS galvenais izmeklētājs Goddardā:
“CIRS darbojas kā attālināti uztverams termometrs un kā ķīmiska zonde, izdalot siltuma izstarojumu, ko atmosfērā izdala atsevišķas gāzes. Un instruments to visu izdara attālināti, dodoties garām planētai vai mēness laikam. ”
Tomēr, pārbaudot ķīmisko “pirkstu nospiedumu” novērojumu datus, Andersone un viņas kolēģi pamanīja, ka apledojušā mākoņa spektrālie paraksti neatbilst nevienas atsevišķas ķīmiskās vielas raksturlielumiem. Lai to risinātu, komanda sāka veikt laboratorijas eksperimentus, kur gāzu maisījumi tika kondensēti kamerā, kas simulēja apstākļus Titāna stratosfērā.
Pēc dažādu ķīmisko vielu pāru testēšanas viņi beidzot atrada tādu, kas atbilda CIRS novērotajam infrasarkano staru paraugam. Sākumā viņi mēģināja ļaut vienai gāzei kondensēties pirms otras, bet atklāja, ka labākie rezultāti tika iegūti, ja abas gāzes tika ievadītas un tām ļāva kondensēties vienlaikus. Godīgi sakot, šī nebija pirmā reize, kad Andersone un viņas kolēģi CIRS datos bija atklājuši sabiezinātu ledu.
Piemēram, līdzīgi novērojumi tika veikti netālu no ziemeļpola 2005. gadā, apmēram divus gadus pēc tam, kad ziemeļu puslodē bija ziemas saulgrieži. Tajā laikā ledus mākoņi tika atklāti daudz zemākā augstumā (zem 150 km vai 93 jūdzēm) un uz tiem parādījās cianicīda un kajanocetilēna ķīmisko pirkstu nospiedumi - viena no sarežģītākajām organiskajām molekulām Titāna atmosfērā.
Pēc Andersona domām, šī atšķirība starp šo un jaunāko hibrīda mākoņa noteikšanu ir saistīta ar sezonālo atšķirību atšķirībām starp ziemeļu un dienvidu poliem. Tā kā 2005. gadā novērotais ziemeļu polāro mākonis tika pamanīts apmēram divus gadus pēc ziemeļu ziemas saulgriežiem, dienvidu mākonis Andersona un viņas nesen pārbaudītā komanda tika pamanīti divus gadus pirms dienvidu ziemas saulgriežiem.
Īsāk sakot, iespējams, ka abos gadījumos gāzu maisījums nedaudz atšķīrās un / vai ziemeļu mākonim bija iespēja nedaudz sasilt, tādējādi nedaudz mainot tā sastāvu. Kā skaidroja Andersons, šie novērojumi bija iespējami, pateicoties daudzajiem gadiem, ko Cassini misija pavadīja ap Saturnu:
“Viena no Cassini priekšrocībām bija tā, ka trīspadsmit gadu misijas laikā mēs atkal un atkal varējām lidot ar Titānu, lai redzētu izmaiņas laika gaitā. Tā ir liela daļa no ilgtermiņa misijas vērtības. ”
Lai noteiktu šo jauktā sastāva ledaino mākoņu struktūru, noteikti būs nepieciešami papildu pētījumi, un Andersonei un viņas komandai jau ir dažas idejas par to, kā tie izskatās. Par savu naudu pētnieki sagaida, ka šie mākoņi būs vienreizēji un nesakārtoti, nevis precīzi definēti kristāli, piemēram, vienas ķīmiskas vielas mākoņi.
Nākamajos gados NASA zinātnieki noteikti tērēs daudz laika un enerģijas, šķirojot visus datus, ko ieguvusi Cassini misijas laikā tās 13 gadu misijas laikā. Kas zina, ko viņi vēl atklās, pirms viņi būs izsmēluši orbitera plašās datu kolekcijas?
Nākotnes lasījums: NASA
