Per 13 metų ir 76 dienas, kad Cassini misija, praleista aplink Saturną, orbitą ir jos žemę ( Huygenai zondas) atskleidė daug apie Saturną ir jo mėnulio sistemas. Tai ypač pasakytina apie „Titaną“, didžiausią Saturno mėnulį ir vieną paslaptingiausių Saulės sistemos objektų. Dėl daugelio Cassini „flybys“ mokslininkų daug sužinojo apie Titano metano ežerus, atmosferą, kurioje gausu azoto, ir paviršiaus ypatybes.
Vis dėlto Cassini pasinėręs į Saturno atmosferą 2017 m. rugsėjo 15 d., mokslininkai vis dar naudojasi jo atskleistais dalykais. Pavyzdžiui, prieš baigdamas savo misiją, „Cassini“ užfiksavo keisto debesies, sklandančio aukštai virš Titano pietų poliaus, vaizdą, sudarytą iš nuodingų hibridinių ledo dalelių. Šis atradimas yra dar vienas sudėtingos organinės chemijos, vykstančios Titano atmosferoje ir jo paviršiuje, požymis.
Kadangi šis debesis buvo nematomas plika akimi, jį buvo galima pastebėti tik naudojant Cassini kompozicinį infraraudonųjų spindulių spektrometrą (CIRS). Šis instrumentas pastebėjo debesį maždaug nuo 160 iki 210 km (100–130 mylių) aukštyje, gerokai virš Titano troposferos metano lietaus debesų. Jis taip pat apėmė didelę teritoriją netoli pietinio poliaus, tarp 75 ° ir 85 ° pietų platumos.
Naudodamiesi CIRS prietaisu gautu cheminiu pirštų atspaudu, NASA tyrėjai taip pat atliko laboratorinius eksperimentus, siekdami rekonstruoti cheminę debesies sudėtį. Šie eksperimentai nustatė, kad debesį sudarė organinės molekulės - vandenilio cianidas ir benzenas. Atrodė, kad šios dvi cheminės medžiagos kondensavosi kartu, sudarydamos ledo daleles, užuot sluoksniotos viena ant kitos.
Tiems, kurie praleido daugiau nei pastarąjį dešimtmetį tyrinėdami Titano atmosferą, tai buvo gana įdomus ir netikėtas atradimas. Kaip neseniai paskelbtame NASA pranešime spaudai sakė NASA Goddardo kosminių skrydžių centro CIRS tyrėjas Carrie Andersonas:
„Šis debesis rodo naują cheminę ledo formulę Titano atmosferoje. Įdomu tai, kad šis kenksmingas ledas yra pagamintas iš dviejų molekulių, kurios kondensavosi kartu iš turtingo dujų mišinio pietiniame poliuje. “
Šio debesies buvimas aplink Titano pietinį polių taip pat yra kitas Mėnulio pasaulinės cirkuliacijos pavyzdžių pavyzdys. Tai apima šiltų dujų sroves, siunčiamas iš pusrutulio, kuris patiria vasarą, į pusrutulio žiemą. Ši tendencija keičiasi keičiant sezonus, todėl debesys kaupiasi aplink tą polių, kuris išgyvena žiemą.
Kai Cassini orbita pasiekė Saturną 20o4 val., Titano šiauriniame pusrutulyje buvo žiemos - kuri prasidėjo 2004 m. - tai patvirtino aplink šiaurinį ašigalį susikaupusių debesų, kuriuos Cassini pastebėjo per pirmąjį susidūrimą su mėnuliu vėliau nei tais pačiais metais. Panašiai, tie patys reiškiniai vyko aplink pietinį ašigalį netoli Cassini misijos pabaigos.
Tai atitiko sezoninius „Titan“ pokyčius, kurie vyksta maždaug kas septynerius Žemės metus - metai „Titan“ trunka apie 29,5 Žemės metų. Paprastai debesys, kurie susidaro Titano atmosferoje, yra suskirstyti į sluoksnius, kur skirtingų tipų dujos kondensuojasi į ledinius debesis skirtinguose aukščiuose. Kurie kondensuojasi, priklauso nuo to, kiek yra garų ir nuo temperatūros - kurie tampa vis šaltesni arčiau paviršiaus.
Tačiau kartais įvairių tipų debesys gali susidaryti įvairiuose aukščiuose arba susikondensuoti su kitais debesų tipais. Neabejotinai taip buvo, kai atėjo didelis vandenilio cianido ir benzeno debesis, pastebimas virš pietų poliaus. Šio debesies duomenys buvo gauti iš trijų Titan stebėjimų, atliktų naudojant CIRS instrumentą, rinkinių, kurie vyko 2015 m. Liepos – lapkričio mėn.
CIRS instrumentas veikia atskirdamas infraraudonąją šviesą į jo spalvas ir tada matuoja šių signalų stiprumą skirtinguose bangos ilgiuose, kad nustatytų cheminių parašų buvimą. Anksčiau jis buvo naudojamas vandenilio cianido ledo debesų, esančių virš pietų poliaus, ir kitų toksinių cheminių medžiagų Mėnulio stratosferoje nustatymui.
Kaip sakė CIRS pagrindinis tyrėjas Goddard'as F. Michaelas Flazaras:
„CIRS veikia kaip nuotolinis termometras ir kaip cheminis zondas, imantis atmosferoje atskirų dujų skleidžiamą šilumos spinduliuotę. Ir instrumentas visa tai daro nuotoliniu būdu, eidamas pro planetą ar mėnulį. “
Tačiau tirdami cheminių „pirštų atspaudų“ stebėjimo duomenis, Anderson ir jos kolegos pastebėjo, kad apledėjusio debesies spektriniai signalai nesutampa su jokiomis atskiromis cheminėmis medžiagomis. Siekdama išspręsti šią problemą, komanda pradėjo vykdyti laboratorinius eksperimentus, kurių metu dujų mišiniai buvo kondensuoti kameroje, kuri imitavo Titano stratosferos sąlygas.
Išbandę skirtingas chemikalų poras, jie pagaliau rado tą, kuris atitiko CIRS stebimą infraraudonųjų spindulių signalą. Iš pradžių jie bandė leisti vienoms dujoms kondensuotis prieš kitas, tačiau sužinojo, kad geriausi rezultatai buvo gauti, kai abi dujos buvo įleistos ir leista kondensuotis tuo pačiu metu. Teisingai kalbant, tai nebuvo pirmas kartas, kai Anderson ir jos kolegos CIRS duomenyse atrado sutirštėjusį ledą.
Pavyzdžiui, panašūs stebėjimai buvo atlikti šalia šiaurinio ašigalio 2005 m., Praėjus maždaug dvejiems metams po to, kai šiauriniame pusrutulyje įvyko žiemos saulėgrįža. Tuo metu apledėję debesys buvo aptikti daug mažesniame aukštyje (žemiau 150 km, arba 93 mylių atstumu) ir parodė cheminius vandenilio cianicido ir kaianocetileno pirštų atspaudus - vieną iš sudėtingesnių organinių molekulių Titano atmosferoje.
Šis skirtumas tarp šio ir naujausio hibridinio debesies aptikimo, anot Andersono, paaiškėja sezoninių skirtumų tarp šiaurės ir pietų polių skirtumais. 2005 m. Stebėtas šiaurinis poliarinis debesis buvo pastebėtas praėjus maždaug dvejiems metams po šiaurinės žiemos saulėgrįžos, o Andersono ir jos neseniai ištyrinėto debesies debesis buvo pastebėta prieš dvejus metus prieš pietinę žiemos saulėgrįžą.
Trumpai tariant, įmanoma, kad abiejų atvejų dujų mišinys šiek tiek skyrėsi ir (arba) kad šiaurinis debesis turėjo galimybę šiek tiek sušilti ir taip šiek tiek pakeisti jo sudėtį. Kaip paaiškino Andersonas, šie pastebėjimai buvo įmanomi dėl daugelio metų, kuriuos „Cassini“ misija praleido aplink Saturną:
„Vienas iš„ Cassini “pranašumų buvo tas, kad per trylikos metų misiją sugebėjome vėl ir vėl skraidyti„ Titan “, kad pamatytume pokyčius bėgant laikui. Tai yra didelė ilgalaikės misijos vertės dalis “.
Norint nustatyti šių apledėjusių mišrių kompozicijų debesų struktūrą, tikrai reikės papildomų tyrimų, o Anderson ir jos komanda jau turi keletą idėjų, kaip jie atrodytų. Už savo pinigus tyrėjai tikisi, kad šie debesys bus purūs ir netvarkingi, o ne tiksliai apibrėžti kristalai, tokie kaip vienos cheminės medžiagos debesys.
Ateinančiais metais NASA mokslininkai tikrai praleis daug laiko ir energijos rūšiuodami visus duomenis, gautus Cassini misija per savo 13 metų trukusią misiją. Kas žino, ką jie dar aptinka, kol neišnaudos daugybės orbitos duomenų rinkinių?
Būsimi skaitymai: NASA
