Valmistellessaan Cassinin vierailua Saturnuksen kuutititaaniin tutkijat odottivat näkevänsä paikan etaanissa - metaanin hajoamisen sivutuote. On mahdollista, että tämä pilvi sataa etaania kesällä ja tiivistyy talvella pylvään ympärille kerääntyen jääksi.
Cassinin visuaalinen ja infrapunakarttausspektrometri (VIMS) on havainnut Titanin pohjoisnapaa ympäröivän massiivisen etaanipilven. Pilvi saattaa luminen etaanilumihiutaleita alla oleviin metaanijärviin.
Pilvi voi olla vihje ratkaisemaan palapeli, joka on hämmentänyt tutkijoita, jotka ovat toistaiseksi nähneet vain vähän todisteita etaanipilvien verhoista ja pintanesteistä, joita alun perin pidettiin riittävän laajoina peittämään koko Titanin pinta 300 metrin syvyydellä .
Ennen kuin Cassini-Huygens-operaatio aloitti vierailun Titanilla vuonna 2004, ”Odotimme näkevän Saturnuksen jättiläisen kuun Titanin pinnalla paljon etaania - laajoja etaanipilviä kaikilla leveysasteilla ja laajoja merialueita”, Arizonan yliopiston planeettatutkija Caitlin Griffith sanoi.
Tämä johtuu siitä, että aurinko-ultraviolettivalo hajottaa peruuttamattomasti metaania Titanin enimmäkseen typpiatmosfäärissä. Etaani on ylivoimaisesti runsas sivutuote, kun metaani hajoaa. Jos metaani on ollut ilmakehän osa koko Titanin 4,5 miljardin vuoden elinaikana - eikä ollut syytä epäillä, että sitä ei olisi ollut - suuri kuu olisi uppoavissa metaanimetaanilla, tutkijat teorioivat.
NASA: n Cassini-avaruusaluksen tutka löysi järviä Titanin pohjoisilla arktisilla leveysasteilla lentotien kautta viime 22. heinäkuuta. "Tiedämme nyt, että Titanin pinnalla ei ole suurelta osin järviä ja valtameriä", Griffith sanoi. Hän on UA-pohjaisen Cassini VIMS -tiimin jäsen, jota johtaa UA: n Lunar- ja Planetary Lab -professori Robert Brown.
Puuttuva etaani on sitä salaperäisempi, koska Cassini-kuvien perusteella Titanin ilmakehässä käytetyistä fotokemiallisista reaktioista saadut vähemmän vähäiset kiinteät sakat ovat muodostaneet dyynit ja peittäneet kraatterit sen pinnalle, Griffith sanoi.
VIMS havaitsi ensimmäisen kerran Titanin valtavan polaarisen etaanipilven, kun se koetti Titanin korkeita pohjoisia leveysasteita Cassini-flybyillä joulukuussa 2004, elokuussa 2005 ja syyskuussa 2005.
VIMS havaitsi sirkuspilven kirkkaana kaistana 30–60 km: n korkeudella Titanin arktisen ympyrän reunalla, 51–69 astetta pohjoista leveyttä. VIMS näki vain osan pilvistä, koska suurin osa pohjoisen napa-alueesta on talven varjossa eikä sitä voida valaista kokonaan vuoteen 2010 mennessä, Griffith totesi.
"Havaintomme tarkoittavat, että etaanin pintakerrostumat tulisi löytää nimenomaan napoilta, eikä maailmanlaajuisesti jakautuneena Titanin levylle, kuten aiemmin oletettiin", Griffith sanoi. "Tämä saattaa osittain selittää nestemäisten etaanimereiden ja pilvien puutteen Titanin keskimmäisellä ja alemmalla leveysasteella."
”Mielestämme etaania sataa tai, jos lämpötilat ovat riittävän viileitä, lunta pohjoisnavalla tällä hetkellä. Kun vuodenajat vaihtuvat, odotamme etaanin tiivistyvän etelänapaan talven aikana ”, Griffith sanoi. Jos polaariset olosuhteet ovat niin viileitä kuin ennusteiden mukaan sanotaan, etaani voi kerääntyä polaarisena jäänä.
Etaani liukenee metaaniin, jonka tutkijoiden ennusteessa sataa pohjoisnavan ilmakehästä sen viileän talven aikana. "Odotamme, että alanalaisten talvien aikana ala-alueilla on kehto metaanijärviä, jotka ovat rikkaita etaanilla", Griffith totesi. "Ehkä nämä ovat järviä, joista Cassini on äskettäin kuvannut."
Jos etaania tuottaisi nykypäivän vauhdilla Titanin koko elinkaaren ajan, napojen yli olisi saostunut yhteensä kaksi kilometriä etaania. Mutta se näyttää epätodennäköiseltä, Griffith sanoi.
Tutkijoilla ei ole suoraa näyttöä etaanijään polaarisuojuksista. Titanin pohjoisnapa on talvisessä pimeydessä, ja Cassini-kamerat eivät ole vielä nähneet sitä heijastuneessa valossa. Cassini-kamerat ovat kuvanneet Titanin etelänavan. "Näissä kuvissa havaittu morfologia ei viittaa kahden kilometrin polaariseen jääkorkkiin, mutta kuvissa on virtausominaisuuksia", Griffith sanoi.
"Alamme tehdä enemmän polaarisia siirtymiä tulevina kuukausina", hän lisäsi. "Ensi vuoden loppuun mennessä Cassini on tallentanut ensimmäisen Titanin polaarisen lämpötilaprofiilin, joka kertoo meille, kuinka kylmät olosuhteet ovat navalla."
Griffith on ensimmäinen kirjoittaja artikkelissa, jonka aiheena on polaarinen etaanipilvi Titanilla, julkaistu Science-lehden nykyisessä numerossa (15. syyskuuta). Paulo Pinteado ja VIMS-ryhmän johtaja Robert UA: sta Yhdistyneessä kuningaskunnassa sekä tutkijat Ranskasta, Jet Propulsion Laboratory Pasadena, Kalifornia, Yhdysvaltain geologinen tutkimus, Cornell University, NASA Ames Research Center, Portugali ja Saksa ovat yhteistyökumppaneita.
Griffith, Pinteado ja Robert Kursinski, UA, toimivat aiemmin yhteistyössä tuhannen mailin mittaisten metaanipilvien tutkimuksissa, jotka ympäröivät Titania eteläisillä leveysasteilla. He analysoivat VIMS-kuvia, että nämä erittäin paikalliset, konvektiiviset pilvet, jotka koostuvat metaanista, johtuvat kesälämmityksestä, kun ukkosta muodostuu maan päällä.
VIMS-instrumentti on kuvantamisspektrometri, joka tuottaa erityisen tietojoukon, jota kutsutaan kuvakuutioksi. Se ottaa kuvan esineestä monissa väreissä samanaikaisesti. Tavallinen videokamera ottaa kuvia kolmella päävärillä (punainen, vihreä ja sininen) ja yhdistää ne tuottamaan kuvia ihmisen silmän näkemällä. VIMS-instrumentti ottaa kuvia 352 erillisellä aallonpituudella tai väreinä, jotka ulottuvat väreillä kaukana ihmisille näkemistä. Kaikki materiaalit heijastavat valoa ainutlaatuisella tavalla. Joten minkä tahansa elementin tai yhdisteen molekyylit voidaan tunnistaa aallonpituuksilla, joita ne heijastavat tai absorboivat, niiden "allekirjoitus" -spektreillä.
Cassini-Huygens-operaatio on NASA: n, Euroopan avaruusjärjestön ja Italian avaruusjärjestön yhteistyöhanke. Jet Propulsion Laboratory, Kalifornian Pasadena, Kalifornian teknillisen instituutin osasto, hallinnoi NASA: n tiedeoperaatio-osaston toimintaa Washingtonissa. Cassini-kiertäjä ja sen kaksi aluksella olevaa kameraa suunniteltiin, kehitettiin ja koottiin JPL: ssä. Visuaalisen ja infrapunakartoituksen spektrometriryhmä sijaitsee Arizonan yliopistossa Tucsonissa.
Alkuperäinen lähde: Arizonan yliopiston lehdistötiedote
