Netikrų spalvų „Titan“ atvaizdai, gauti naudojant Cassini-Huygens Visual Infrared Mapping Spektrometrą. Vaizdo kreditas: spustelėkite, jei norite padidinti
Naudodamiesi naujausiais Cassini, Huygens ir Žemės stebėjimais, mokslininkai sugebėjo sukurti kompiuterinį modelį, paaiškinantį kelių tipų etano ir metano debesų susidarymą Titane.
Neseniai didžiausiame Saturno Mėnulyje „Titan“ debesys buvo stebimi per storą miglą, naudojant beveik infraraudonųjų spindulių spektroskopiją ir vaizdus iš pietų ašigalio ir vidutinio klimato regionų netoli 40? Pietų. Naujausi Žemės teleskopų ir NASA / ESA / ASI Cassini erdvėlaivio stebėjimai dabar pateikia debesų klimatologijos įžvalgą.
Europos komanda, vadovaujama Pascal Rannou iš „Service d? Aeronomie“, IPSL Versalio-St-Quentino universitetas, Prancūzija, sukūrė bendrą cirkuliacijos modelį, kuris susieja dinamiką, miglą ir debesų fiziką, kad galėtų ištirti Titano klimatą, ir leidžia mums suprasti, kaip sukuriamos pagrindinės debesų savybės.
Šis klimato modelis taip pat leidžia mokslininkams numatyti debesų pasiskirstymą per visus Titano metus (30 sausumos metų), o ypač per kitus Cassini stebėjimo metus.
Devintojo dešimtmečio pradžioje vykusios „Voyager“ misijos davė pirmuosius kondensato debesų ant Titano požymius. Dėl šaltos Mėnulio atmosferos (tropinės pauzės) temperatūros buvo manoma, kad dauguma organinių cheminių medžiagų, susidariusių fotochemijos būdu viršutinėje atmosferoje, kondensuosis į debesis nuskendus. Buvo manoma, kad metanas taip pat kondensuosis dideliame aukštyje, kai buvo gabenamas iš paviršiaus.
Nuo to laiko buvo sukurti keli vienmatiai Titano atmosferos modeliai, įskaitant sudėtingus mikrofizikos modelius, kad būtų galima numatyti etano ir metano lašų susidarymą. Panašiai, metano ciklas buvo tiriamas atskirai cirkuliacijos modelyje, tačiau be debesų mikrofizikos.
Šie tyrimai paprastai nustatė, kad metano debesys gali atsirasti, kai oro siuntiniai atvėsta judant aukštyn arba iš pusiaujo į polių. Tačiau šie modeliai vargiai užfiksavo smulkias metano ir etano debesų ciklų detales.
Tai, ką padarė „Rannou“ komanda, yra sujungti debesų mikrofizinį modelį į bendrą cirkuliacijos modelį. Dabar komanda gali nustatyti ir paaiškinti kelių rūšių etano ir metano debesų susidarymą, įskaitant pietų polinius ir sporadinius debesis vidutinio klimato regionuose, ypač esant 40 ° C? S vasaros pusrutulyje.
Mokslininkai nustatė, kad prognozuojamos debesų fizinės savybės jų modelyje gerai atitiko naujausius stebėjimus. Iki šiol stebimi metano debesys atsiranda ten, kur jų modelyje numatomi kylantys oro judesiai.
Stebimas pietų poliarinis debesis iškyla tam tikros Hadley celės ar vertikaliai cirkuliuojančio oro masės viršuje tiksliai ten, kur prognozuojama ties pietų ašigaliu maždaug 20–30 kilometrų aukštyje.
Pasikartojantys dideli zoniniai (išilgine kryptimi) debesys ties 40? S ir linijiniai bei diskretiniai debesys, atsirandantys apatinėse platumose, taip pat yra koreliuojami su panašios troposferos cirkuliacijos ląstelių kylančiąja dalimi, tuo tarpu mažesnius debesis, esančius žemose platumose, panašius į linijinius ir diskrečius debesis, kuriuos jau stebėjo Cassini, verčiau sukuria maišymo procesai.
„Mūsų cirkuliacijos modelio debesys būtinai yra supaprastinti, palyginti su tikraisiais debesimis, tačiau pagrindinės numatomos debesų savybės tikrovėje yra panašios.
„Nuosekliai mūsų modelis gamina debesis tose vietose, kur iš tikrųjų stebimi debesys, tačiau jis taip pat numato debesis, kurių dar nebuvo arba dar nebuvo pastebėta“, - sakė Pascal Rannou.
Titano debesų modelis atrodo panašus į pagrindinių debesų modelių Žemėje ir Marse. Įspūdingi debesys 40-ies? S susidaro kylančia Hadley ląstelės šaka, lygiai taip, kaip atogrąžų debesys yra Intertropinio konvergencijos zonoje (ITCZ), kaip ir Žemėje bei Marse.
Poliariniai debesys, kuriuos gamina „polinės ląstelės“, yra panašūs į tuos, kurie susidaro Žemės vidurio platumose. Kita vertus, debesys pasirodo tik tam tikru ilgumu. Tai yra specifinis „Titano“ debesų bruožas ir gali atsirasti dėl Saturno potvynio efekto. „Titan“ debesų pasiskirstymo dinaminę kilmę lengva patikrinti.
Debesų prognozė ateinantiems metams bus lyginama su Cassini ir antžeminių teleskopų stebėjimais. Konkretūs įvykiai neabejotinai įrodys cirkuliacijos įtaką debesų paskirstymui.
Originalus šaltinis: ESA portalas
