Titanin lentosuunnan aikana Cassini Space Probe vangitsi vuoden 2006 aikana yksityiskohtaisimpia kuvia Saturnin suurimmasta kuusta. Mielenkiintoista on, että nämä pilvimuodostelmat muistuttavat voimakkaasti niitä, jotka nähdään maan omassa polaarisessa stratosfäärissä.
Toisin kuin maan maassa, nämä pilvet koostuvat kuitenkin kokonaan nestemäisestä metaanista ja etaanista. Titanin uskomattoman alhaisissa lämpötiloissa - miinus 185 ° C (-300 ° F) - ei ole yllättävää, että on olemassa tällainen tiheä nestemäisten hiilivetyjen ilmapiiri tai että metaaninmeret peittävät planeetan.
Yllättävää on kuitenkin se tosiseikka, että metaanikiteitä on myös tässä ilmakehässä. Kahdeksan vuotta sen jälkeen kun valokuvat otettiin Titanin pohjoisnavasta, tähtitieteilijät ovat todenneet, että tällä alueella on myös vähäisiä määriä metaanijäätä.
"Ajatus siitä, että metaanipilvet voisivat muodostaa tämän korkean Titanin kohdalla, on täysin uusi", kertoi Carrie Anderson, Cassini-ohjelmaan osallistuva tutkija NASA: n Goddardin avaruuslentokeskuksessa Greenbeltissä, Marylandissa ja tutkimuksen pääkirjailija. "Kukaan ei pitänyt sitä mahdollista ennen."
Titanilla oli jo tunnistettu muita stratosfäärin pilviä, mukaan lukien etaanipilvet - metaanin hajoamisen jälkeen muodostuva kemikaali. Sieltä on löydetty myös herkät syanoasetyleenin ja syaanivedyn pilvet, jotka muodostuvat metaanin sivutuotteiden reaktioista typpimolekyylien kanssa.
Mutta jäätyneen metaanipilven ajateltiin olevan epätodennäköistä Titanin stratosfäärissä. Koska troposfääri vangitsee suurimman osan kosteudesta, stratosfäärin pilvet vaativat erittäin kylmää. Jopa stratosfäärin lämpötila, joka oli miinus 203 ° C (-333 ° F), jonka Cassini havaitsi vain päiväntasaajan eteläpuolella, ei ollut tarpeeksi kylmä, jotta matala ilmakehän alueella oleva metaani tiivistyisi jääksi.
Anderson ja hänen Goddard-kirjoittaja Robert Samuelson huomauttivat, että lämpötilat Titanin alemmassa stratosfäärissä eivät ole samat kaikilla leveysasteilla. Tämä perustui tietoihin, jotka otettiin Cassinin komposiitti-infrapunaspektrometristä ja avaruusaluksen radiotieteellisestä instrumentista, jotka osoittivat, että korkeuden lämpötila pohjoisnavan lähellä oli paljon kylmempi kuin juuri päiväntasaajan eteläpuolella.
Osoittautuu, että tämä lämpötilaero - jopa 6 ° C (11 ° F) - on enemmän kuin tarpeeksi metaanijään tuottamiseksi.
Muut Titanin pilvijärjestelmästä tehdyt havainnot tukevat tätä päätelmää, kuten kuinka tietyt alueet näyttävät tiheämmiltä kuin toiset ja havaitut suuret hiukkaset ovat oikean kokoisia metaanijään suhteen. He vahvistivat myös, että metaanin odotettu määrä - 1,5%, joka riittää jäähiukkasten muodostamiseen - on läsnä alanapaisessa stratosfäärissä.
Lisäksi havainto vahvistaa tietyt mallit siitä, kuinka Titanin ilmapiirin ajatellaan toimivan.
Tämän mallin mukaan Titanilla on maailmanlaajuinen kiertokuvio, jossa lämmin ilma kesä kesäpuoliskolla nousee pinnasta ja tulee stratosfääriin hitaasti kuljettaessa talvinapaan. Siellä ilmamassa uppoaa takaisin alas jäähtyessään laskeutuessaan, mikä antaa stratosfäärin metaanipilvien muodostua.
"Cassini on kerännyt tasaisesti todisteita tästä globaalista verenkierrosta, ja tämän uuden metaanipilven tunnistaminen on toinen vahva indikaattori siitä, että prosessi toimii tapana mielestämme", kertoi Michael Flasar, Goddard-tutkija ja Cassinin Composite Infrapuna -yksikön tutkija. Spektrometri (CIRS).
Kuten maan stratosfäärin pilvet, myös Titanin metaanipilvi sijaitsi lähellä talvipaalua, yli 65 astetta pohjoista leveyttä. Anderson ja Samuelson arvioivat, että tämän tyyppinen pilvijärjestelmä - jota he kutsuvat vajoamisen aiheuttamiin metaanipilviksi (tai lyhytkestoisiksi SIMC: ksi) - voi kehittyä 30 000 - 50 000 metriä (98 000 - 164 000 jalkaa) Titanin pinnan yläpuolella.
"Titan hämmästtelee edelleen luonnollisia prosesseja, jotka ovat samanlaisia kuin maapallolla, mutta sisältävät kuitenkin materiaaleja, jotka poikkeavat tutusta vedestämme", sanoi Scott Edgington, Cassinin varaprojektitutkija NASA: n Jet Propulsion Laboratoryssa (JPL) Pasadenassa, Kalifornia. "Kun lähestymme eteläistä talvipäivänseisausta Titanilla, tutkimme edelleen, kuinka nämä pilvien muodostumisprosessit voivat vaihdella vuodenajasta riippuen."
Tämän tutkimuksen tulokset ovat saatavilla verkossa marraskuun numerossa Icarus.
