Attēla kredīts: Keck
Kad kosmiskais kuģis Cassini-Huygens tuvojas jūlija sastapšanās ar Saturnu un tā mēness Titānu, Kalifornijas universitātes Berklija komandai, astronomi ir izstrādājuši detalizētu pārskatu par mēness mākoņu segumu un to, ko redzēs zonde Huygens, kad tā ienirs atmosfērā. no Titāna nolaisties uz virsmas.
Astronome Imke de Pater un viņas UC Berkeley kolēģi izmantoja adaptīvo optiku Keka teleskopā Havaju salās, lai attēlotu ogļūdeņražu miglaino miglu, kas apņem Mēnesi, veicot momentuzņēmumus dažādos augstumos no 150-200 kilometriem uz leju. Viņi samontēja attēlus filmā, kurā parādīts, ar ko Huygens saskarsies, kad tā nolaidīsies uz virsmu 2005. gada janvārī, sešus mēnešus pēc tam, kad kosmiskais kuģis Cassini nonāks orbītā ap Saturnu.
“Iepriekš mēs varēja redzēt katru miglaino komponentu, bet nezinājām, kur tas atrodas stratosfērā vai troposfērā. Šie ir pirmie detalizētie attēli par miglas izplatību ar augstumu, ”sacīja atmosfēras ķīmiķis Mate Adamkovics, UC Berkeley's Ķīmijas koledžas maģistrants. "Tā ir atšķirība starp atmosfēras rentgenstaru un MRI."
"Tas parāda, ko var izdarīt ar jaunajiem Keka teleskopa instrumentiem," piebilda de Paters, atsaucoties uz Tuvo infrasarkano staru spektrometru (NIRSPEC), kas uzstādīts ar adaptīvo optikas sistēmu. "Šī ir pirmā reize, kad tiek veidota filma, kas mums var palīdzēt izprast Titāna meteoroloģiju."
Adamkovics un de Paters atzīmē, ka pat pēc tam, kad Cassini šogad sasniegs Saturnu, zemes novērojumi var sniegt svarīgu informāciju par to, kā Titāna atmosfēra mainās laika gaitā un kā cirkulācija savienojas ar atmosfēras ķīmiju, veidojot aerosolus Titāna atmosfērā. Tas kļūs vēl vieglāk nākamgad, kad OSIRIS (OH-Suppressing Infra-Red Imaging Spectrograph) būs pieejams tiešsaistē Keka teleskopos, sacīja De Pater. OSIRIS ir gandrīz infrasarkanā starojuma integrēta lauka spektrogrāfs, kas paredzēts Keka adaptīvajai optikas sistēmai un kas var paraugu ņemt no neliela taisnstūra debesu plākstera atšķirībā no NIRSPEC, kas ņem spraugu un skenē debesu plāksteri.
De Paters rezultātus un filmu prezentēs ceturtdien, 15. aprīlī, starptautiskā konferencē Nīderlandē par godu holandiešu zinātnieka Kristiana Hjūgena 375. dzimšanas dienai. Hjūgens bija pirmais akadēmiskā pasaules zinātniskā direktora "zinātniskais direktors" un Saturna lielākā mēness Titāna atklājējs 1655. gadā. Eiropas Kosmosa un tehnoloģiju centrā notiek četru dienu konference, kas sākās 13. aprīlī. Norvijkā.
Cassini-Huygens misija ir starptautiska sadarbība starp trim kosmosa aģentūrām - Nacionālo aeronautikas un kosmosa pārvaldi, Eiropas Kosmosa aģentūru un Itālijas Kosmosa aģentūru -, iesaistot 17 valstis. Tas tika palaists no Kenedija kosmosa centra 1997. gada 15. oktobrī. Kosmosa kuģis ieradīsies Saturnā jūlijā, un paredzams, ka Cassini orbītārs vismaz četrus gadus nosūtīs atpakaļ datus par planētu un tās pavadoņiem. Orbiters arī nodos datus no Huygens zondes, kad tas izlien caur Titāna atmosfēru un pēc tam, kad tas nākamgad nolaidīsies uz virsmas.
Titānu tik interesantu padara tā šķietamā līdzība ar jauno Zemi - laikmetu, kurā, domājams, radusies dzīvība un pirms skābeklis mainīja mūsu planētas ķīmiju. Gan Titāna, gan agrīnās Zemes atmosfērā valdīja gandrīz vienāds slāpekļa daudzums.
Titāna atmosfērā ir ievērojams daudzums metāna gāzes, ko atmosfēras augšējā daļā jeb stratosfērā ķīmiski maina ultravioletā gaisma, veidojot garās ķēdes ogļūdeņražus, kas kondensējas daļiņās, kas rada blīvu miglu. Šie ogļūdeņraži, kas varētu būt kā eļļa vai benzīns, galu galā nosēžas uz virsmas. Radara novērojumi norāda uz mēness virsmas plakanām vietām, kas varētu būt propāna vai butāna baseini vai ezeri, sacīja Adamkovics.
Astronomi ir spējuši caurdurt ogļūdeņraža miglu, lai apskatītu virsmu, izmantojot uz zemes bāzētus teleskopus ar adaptīvu optiku vai raibu interferometriju, kā arī ar Habla kosmisko teleskopu, vienmēr ar filtriem, kas ļauj teleskopiem redzēt cauri “logiem” miglā, kur metāns neuzsūcas.
Pati miglā tēlot nav bijis tik vienkārši, galvenokārt tāpēc, ka cilvēkiem tas bija jānovēro dažādos viļņu garumos, lai to redzētu noteiktā augstumā.
"Līdz šim tas, ko mēs zinājām par miglas izplatību, nāca no atsevišķām grupām, izmantojot dažādus paņēmienus, dažādus filtrus," sacīja Adamkovics. "Mēs to visu iegūstam vienā piegājienā: trīsdimensiju miglaini sadalījumi uz Titāna, cik daudz katrā planētas vietā un cik augsts atmosfērā, vienā novērojumā."
NIRSPEC instruments Keka teleskopā mēra gandrīz infrasarkano viļņu garuma joslas intensitāti uzreiz, kad tas skenē apmēram 10 šķēles gar Titāna virsmu. Šis paņēmiens ļauj rekonstruēt miglainu pretstatu augstumam, jo noteiktiem viļņu garumiem jābūt no noteiktiem augstumiem vai arī absorbcijas dēļ tie vispār nebūtu redzami.
Filmā Adamkovics un De Pater kopā ir parādīts miglains sadalījums, kas līdzīgs iepriekš novērotajam, bet pilnīgāks un samontēts lietotājam draudzīgākā veidā. Piemēram, dūmaka atmosfērā virs Dienvidpola ir ļoti acīmredzama 30–50 kilometru augstumā. Ir zināms, ka šī migla veidojas sezonāli un izklīst Titāna “gadā”, kas ir aptuveni 29 1/2 Zemes gadi.
Stratosfēras migla aptuveni 150 kilometru attālumā ir redzama lielā platībā ziemeļu puslodē, bet ne dienvidu puslodē - iepriekš novērota asimetrija.
Dienvidu puslodes tropopauzē, robeža starp apakšējo atmosfēru un stratosfēru aptuveni 42 kilometru augstumā, ir redzama cirpu migla, līdzīga cirkšņa miglainai uz Zemes.
Novērojumus 2001. gada 19., 20. un 22. februārī veica de Paters un kolēģis Henrijs G. Roe no Kalifornijas Tehnoloģiju institūta, un Adamkovics tos analizēja, izmantojot modeļus, kurus veidoja Caitlin A. Griffith no Arizonas universitātes, ar Lawrence Livermore Nacionālās laboratorijas līdzautors SG Gibbard.
Darbu daļēji sponsorēja Nacionālais zinātnes fonds un Adaptīvās optikas tehnoloģiju centrs.
Oriģinālais avots: UC Berkeley News Release
