V 13 letih in 76 dneh, ko je Cassini misija preživela okoli Saturna, orbitara in njegovega zemljišča ( Huygens sonda) je razkrila veliko o Saturnu in njegovih sistemih lun. To še posebej velja za Titan, največjo Luno Saturna in enega najbolj skrivnostnih predmetov Osončja. Kot rezultat Cassinijevih številnih muharjev so znanstveniki veliko izvedeli o Titanovih metanskih jezerih, atmosferi, bogati z dušikom, in površinskih značilnostih.
Čeprav Cassini potopljeni v Saturnovo vzdušje 15. septembra 2017, znanstveniki še vedno preplavijo stvari, ki jih je razkril. Na primer, preden je končal svojo misijo, je Cassini ujel sliko čudnega oblaka, ki lebdi visoko nad Titanovim južnim polom, ki je sestavljen iz strupenih, hibridnih delcev ledu. To odkritje je še en pokazatelj zapletene organske kemije, ki se pojavlja v Titanovi atmosferi in na njeni površini.
Ker je bil ta oblak neviden s prostim očesom, ga je bilo opaziti le zahvaljujoč Cassinijevemu kompozitnemu infrardečemu spektrometru (CIRS). Ta instrument je opazil oblak na nadmorski višini od 160 do 210 km (100 do 130 milj), daleč nad metanskimi dežnimi oblaki Titanove troposfere. Zajel je tudi veliko območje blizu južnega pola, med 75 ° in 85 ° južne širine.
Z uporabo kemičnega prstnega odtisa, pridobljenega z instrumentom CIRS, so raziskovalci Nasine izvedli tudi laboratorijske poskuse za rekonstrukcijo kemične sestave oblaka. Ti poskusi so ugotovili, da je oblak sestavljen iz organskih molekul vodikovega cianida in benzena. Zdi se, da sta se ti dve kemikaliji kondenzirali in tvorili ledene delce, namesto da bi bili drug na drugem plastni.
Za tiste, ki so v preteklem desetletju preučevali Titanovo vzdušje, je bila to precej zanimiva in nepričakovana najdba. Kot je v nedavni izjavi za tisk NASA dejala Carrie Anderson, sodelavka CIRS v Nasinem vesoljskem letališkem centru Goddard za vesoljske polete:
"Ta oblak predstavlja novo kemično formulo ledu v Titanovi atmosferi. Zanimivo je, da je ta škodljiv led sestavljen iz dveh molekul, ki sta se kondenzirala iz bogate mešanice plinov na južnem polu. "
Prisotnost tega oblaka okoli Titanovega južnega pola je še en primer mesečevih vzorcev kroženja na Luni. To vključuje tokove toplih plinov, ki se pošiljajo z poloble, ki doživlja poletje, do zime na polobli. Ta vzorec obrača smer, ko se letni časi spremenijo, kar vodi do nabiranja oblakov okrog katerega koli pola bo pozimi.
Ko je orbiter Cassini prišel v Saturn leta 20o4, je severna polobla Titana doživela zimo - začelo se je leta 2004. To je nakazalo nabiranje oblakov okoli njegovega severnega pola, ki jih je Cassini opazil med prvim srečanjem z Luno pozneje istega leta. Podobno se je dogajalo okoli južnega pola blizu konca Cassinijeve misije.
To je bilo skladno s sezonskimi spremembami na Titanu, ki se dogajajo približno vsakih sedem zemeljskih let - leto na Titanu traja približno 29,5 zemeljskih let. Običajno so oblaki, ki se tvorijo v Titanovi atmosferi, strukturirani v plasteh, kjer se bodo različne vrste plina kondenzirale v ledene oblake na različnih višinah. Kateri se kondenzirajo, je odvisno od količine hlapov in temperatur - ki se bližajo površini.
Vendar se včasih lahko različni tipi oblakov tvorijo na različnih višinah ali kondenzirajo z drugimi vrstami oblakov. To se je zagotovo izkazalo, ko je šlo za velik oblak vodikovega cianida in benzena, ki je bil opazen nad južnim polomom. Dokazi o tem oblaku so izhajali iz treh sklopov opazovanj Titana, opravljenih z instrumentom CIRS, ki so potekali med julijem in novembrom 2015.
CIRS instrument deluje tako, da loči infrardečo svetlobo na njene sestavne barve in nato izmeri jakost teh signalov pri različnih valovnih dolžinah, da ugotovi prisotnost kemičnih podpisov. Prej so jo uporabljali za prepoznavanje prisotnosti ledenih oblakov cianidnega ledu nad južnim polom, pa tudi drugih strupenih kemikalij v lunovi stratosferi.
Kot je dejal F. Michael Flasar, glavni raziskovalec CIRS pri Goddardu:
„CIRS deluje kot daljinsko zaznavanje termometra in kot kemična sonda, ki pobere toplotno sevanje, ki ga posamezni plini oddajajo v ozračje. In instrument to naredi vse na daljavo, medtem ko se vozi mimo planeta ali Lune. "
Vendar pa sta Anderson in njeni sodelavci pri pregledu podatkov o opazovanju kemičnih "prstnih odtisov" opazili, da se spektralni podpisi ledenega oblaka ne ujemajo s podatki posamezne kemikalije. Za reševanje tega vprašanja je skupina začela izvajati laboratorijske poskuse, kjer so se mešanice plinov kondenzirale v komori, ki je simulirala razmere v Titanovi stratosferi.
Po testiranju različnih parov kemikalij so končno našli tisto, ki se je ujemala z infrardečim podpisom, ki ga je opazil CIRS. Sprva so poskušali pustiti en plin, da se kondenzira pred drugim, vendar so ugotovili, da so bili najboljši rezultati, ko sta bila oba plina vstavljena in kondenzirana hkrati. Pošteno, Anderson in njeni sodelavci niso prvič odkrili kondenziranega ledu v podatkih CIRS.
Na primer, podobna opažanja so bila opravljena blizu severnega pola leta 2005, približno dve leti po tem, ko je severna polobla doživela svoj zimski solsticij. Takrat so ledene oblake zaznali na veliko nižji nadmorski višini (pod 150 km ali 93 milj) in pokazali kemične prstne odtise vodikovega cianicida in kanoacetilena - ene izmed bolj zapletenih organskih molekul v Titanovi atmosferi.
Anderson se po razliki med tem in zadnjim odkrivanjem hibridnega oblaka zmanjša na razlike v sezonskih nihanjih med severnim in južnim polom. Medtem ko je bil severni polarni oblak, opažen leta 2005, opažen približno dve leti po severnem zimskem solsticiju, je bil južni oblak Anderson in njena pred kratkim pregledana ekipa opažen dve leti pred južnim zimskim solsticijam.
Skratka, možno je, da se je mešanica plinov v obeh primerih nekoliko razlikovala in / ali da se je severni oblak lahko nekoliko ogrel, kar je nekoliko spremenilo njegovo sestavo. Kot je pojasnil Anderson, so bila ta opažanja mogoča zaradi mnogih let, ki jih je misija Cassini preživela okoli Saturna:
„Ena od prednosti Cassinija je bila, da smo skozi trinajstletno misijo lahko znova in znova leteli nad Titanom in videli, da se bodo sčasoma spremenile. To je velik del vrednosti dolgoročne misije. "
Zagotovo bodo potrebne dodatne študije za določitev strukture teh ledenih oblakov mešane sestave, Anderson in njena ekipa pa že imajo nekaj idej, kako bi izgledale. Za svoj denar raziskovalci pričakujejo, da so ti oblaki grudasti in neurejeni, namesto dobro opredeljenih kristalov, kot so eno-kemični oblaki.
Nasi znanstveniki bodo v naslednjih letih zagotovo porabili veliko časa in energije za razvrščanje vseh podatkov, ki jih je Cassini misijo v času svoje 13-letne misije. Kdo ve, kaj bodo še zaznali, preden so izčrpali orbitovo ogromno zbirko podatkov?
Prihodnje branje: NASA
