Siitä lähtien, kun Cassini-koetin saapui Saturnukseen vuonna 2004, se on paljastanut hätkähdyttäviä asioita planeetan kuunjärjestelmästä. Titan, Saturnuksen suurin kuu, on ollut erityisen kiehtova lähde. Metaanijärvien, hiilivetyrikkaan ilmakehän ja "metaanisyklin" (samanlainen kuin maan "vesisykli") välillä ei ole pulaa mielenkiintoisista asioista, joita tällä Cronian kuulla tapahtuu.
Ikään kuin se ei olisi tarpeeksi, Titanissa tapahtuu myös vuodenaikojen muutoksia. Tällä hetkellä talvi alkaa eteläisellä pallonpuoliskolla, jolle on ominaista voimakas pyörre etelänavan yläpuolella. Tämä edustaa käännettä siitä, mitä Cassini-koetin todisti, kun se aloitti kuun tarkkailemisen yli kymmenen vuotta sitten, kun samanlaisia asioita tapahtui pohjoisella pallonpuoliskolla.
Nämä havainnot jaettiin American Astronomical Society's Planetary Sciences -ryhmän 48. kokouksessa ja 11. Euroopan planeettatieteellisessä kongressissa, joka pidettiin 16.-21. Lokakuuta Pasadena, Kalifornia. Tämän elimen välisenä toisena yhteiskonferenssina tämän vuosittaisen kokouksen tavoitteena on vahvistaa kansainvälistä tieteellistä yhteistyötä planeettatieteen alalla.
Kokouksen aikana tohtori Athena Coustenis - tutkimusjohtaja (1st luokka) Ranskan kansallisen tieteellisen tutkimuksen keskuksen (CNRS) kanssa - jakoi viimeisimmät Cassinin hakemat ilmakehätiedot. Kuten hän totesi:
”Cassinin pitkä tehtävä ja usein vierailut Titanissa ovat antaneet meille mahdollisuuden seurata Titanin kausivaihteluita ensimmäistä kertaa hienoilla yksityiskohdilla. Saavuimme pohjoiseen keskitalveen ja meillä on nyt ollut tilaisuus seurata Titanin ilmakehän vastausta kahden täyden vuodenajan aikana. Päiväntasauksen jälkeen, jolloin molemmat pallonpuoliskot saivat samanlaisen lämmityksen auringosta, olemme nähneet nopeita muutoksia. ”
Tutkijat ovat olleet tietoisia kausivaihteluista Titanilla jo jonkin aikaa. Tälle on tunnusomaista, että kesänavalla nousevat lämpimät kaasut ja kylmät kaasut laskeutuvat talvinapaan, ja lämpö siirtyy ilmakehän läpi navasta napaan. Tämä sykli kokee säännöllisiä käännöksiä vuodenaikojen siirtyessä pallonpuoliskosta toiseen.
Vuonna 2009 Cassini havaitsi suuren mittakaavan kääntymisen heti kyseisen vuoden päiväntasauksen jälkeen. Tämä johti lämpötilan laskuun noin 40 ° C (104 ° F) eteläisen napaisen stratosfäärin ympärille, kun taas pohjoisella pallonpuoliskolla tapahtui asteittainen lämpeneminen. Muutaman kuukauden kuluessa päiväntasaajasta etelänavan yläpuolelle ilmestyi kaasumainen pyörre, joka osoitti hehkuvia laikkuja, kun taas vastaava ominaisuus katosi pohjoisnavasta.
Tällainen käännös on merkittävä, koska se antaa tähtitieteilijöille mahdollisuuden tutkia Titanin ilmapiiriä yksityiskohtaisemmin. Pohjimmiltaan eteläinen napainen pyörre osoittaa pitoisuuksia hivejä - kuten monimutkaisia hiilivetyjä, metyyliasetyyliä ja bentseeniä -, jotka kerääntyvät ilman UV-valoa. Koska talvi on nyt eteläisellä pallonpuoliskolla, näiden kaasujen voidaan odottaa kertyvän runsaasti.
Kuten Coustenis selitti, tämä on planeettatutkijoiden mahdollisuus testata mallejaan Titanin ilmakehään:
”Meillä on ollut tilaisuus todistaa talven alkamista alusta alkaen ja lähestymme näiden kaasuntuotantoprosessien huippuaikaa eteläisellä pallonpuoliskolla. Etsimme nyt uusia molekyylejä Titanin eteläisen napa-alueen yläpuolella olevassa ilmakehässä, jotka tietokonemallimme ovat ennustaneet. Näiden havaintojen avulla voimme ymmärtää käytetyn fotokemian. "
Aikaisemmin tutkijat olivat pystyneet havaitsemaan nämä kaasut vain korkeilla pohjoisilla leveysasteilla, jotka pysyivät hyvin kesällä. Niiden odotettiin käyvän hitaasti fotokemiallisessa tuhoamisessa, missä valon altistuminen hajottaisi ne kemiallisesta meikistään riippuen. Viime kuukausina köyhdytettyjen molekyylikaasujen ja aerosolien vyöhyke on kuitenkin kehittynyt 400-500 km korkeuteen koko pohjoisella pallonpuoliskolla.
Tämä viittaa siihen, että korkeilla korkeuksilla Titanin ilmakehässä tapahtuu monimutkaista dynamiikkaa. Mistä nämä voisivat olla, ei ole vielä selvää, mutta ne, jotka ovat asettaneet Titanin ilmapiirin tutkimuksen etusijalle, ovat innokkaita selvittämään. Cassini-operaation loppupuolella (joka on suunniteltu syyskuuhun 2017) on odotettavissa, että koetin on antanut täydellisen kuvan siitä, kuinka Titanin keskimmäinen ja ylempi ilmapiiri käyttäytyvät.
Operaation loppuun mennessä Cassini-avaruusluotain on suorittanut yli 100 kohdistettua Saturnuksen lentotausta. Näin tehdessään se on tosiasiallisesti nähnyt, miltä koko vuosi Titanilla näyttää kausivaihteluineen. Sen lisäksi, että nämä tiedot auttavat meitä ymmärtämään yhden aurinkokunnan salaperäisimpien kuukausien syvällisemmät mysteerit, sen pitäisi myös olla hyödyllistä, jos ja kun lähetämme astronautteja (ja ehkä jopa asukkaita) sinne joskus!
