În cei 13 ani și 76 de zile în care Cassini misiune petrecută în jurul lui Saturn, orbitorul și lander-ul său ( Huygens sondă) a dezvăluit multe despre Saturn și sistemele sale de lună. Acest lucru este valabil mai ales în cazul Titanului, cea mai mare lună a lui Saturn și unul dintre cele mai misterioase obiecte din Sistemul Solar. În urma numeroaselor fluturi ale lui Cassini, oamenii de știință au aflat foarte multe despre lacurile de metan ale Titanului, atmosfera bogată în azot și caracteristicile suprafeței.
Chiar dacă Cassini scufundat în atmosfera lui Saturn în 15 septembrie 2017, oamenii de știință încă mai revarsă peste lucrurile pe care le-a dezvăluit. De exemplu, înainte de a-și încheia misiunea, Cassini a capturat o imagine a unui nor ciudat care plutește deasupra polului sud al Titanului, unul care este compus din particule toxice, hibride. Această descoperire este un alt indiciu al chimiei organice complexe care apar în atmosfera lui Titan și pe suprafața sa.
Întrucât acest nor era invizibil cu ochiul liber, acesta putea fi observat doar datorită spectrometrului compus infraroșu (CIRS) al lui Cassini. Acest instrument a observat norul la o altitudine de aproximativ 160 - 210 km (100 - 130 km), mult deasupra norilor de ploaie de metan din troposfera Titanului. De asemenea, a acoperit o zonă mare lângă polul sud, între 75 ° și 85 ° latitudine sudică.
Folosind amprenta chimică obținută de instrumentul CIRS, cercetătorii NASA au efectuat, de asemenea, experimente de laborator pentru a reconstrui compoziția chimică a norului. Aceste experimente au stabilit că norul a fost compus din moleculele organice hidrogen cianură și benzen. Se pare că aceste două substanțe chimice s-au condensat împreună pentru a forma particule de gheață, mai degrabă decât fiind stratificate una peste alta.
Pentru cei care au petrecut mai mult de zece ani studiind atmosfera lui Titan, aceasta a fost o descoperire destul de interesantă și neașteptată. După cum a declarat Carrie Anderson, co-investigator CIRS la Goddard Space Flight Center de la NASA, într-o declarație recentă a presei NASA:
„Acest nor reprezintă o nouă formulă chimică de gheață în atmosfera lui Titan. Ce este interesant este că această gheață nocivă este formată din două molecule care se condensează împreună dintr-un amestec bogat de gaze la polul sud. "
Prezența acestui nor în jurul polului sudic al Titanului este, de asemenea, un alt exemplu de modele de circulație globală a Lunii. Aceasta implică curenți de gaze calde care sunt trimise din emisfera care se confruntă vara la emisfera iarna. Această direcție inversă când se schimbă anotimpurile, ceea ce duce la o acumulare de nori în jurul oricărui pol se confruntă cu iarna.
Când orbitrul Cassini a sosit la Saturn în 20o4, emisfera nordică a Titanului se confruntă cu iarna - care a început în 2004. Acest lucru a fost demonstrat de acumularea de nori în jurul polului său nord, pe care Cassini a observat-o în timpul primei întâlniri cu luna mai târziu în același an. În mod similar, aceleași fenomene aveau loc în jurul polului sud, aproape de sfârșitul misiunii lui Cassini.
Aceasta a fost în concordanță cu schimbările sezoniere ale Titanului, care au loc aproximativ la fiecare șapte ani de pe Pământ - un an pe Titan durează aproximativ 29,5 ani pe Pământ. De obicei, norii care se formează în atmosfera lui Titan sunt structurați în straturi, unde diferite tipuri de gaz se vor condensa în nori gheați la diferite altitudini. Care dintre ele se condensează depinde de cantitatea de vapori prezentă și de temperaturi - care devin constant mai aproape de suprafață.
Cu toate acestea, uneori, diferite tipuri de nori se pot forma pe o serie de altitudini sau se pot condensa cu alte tipuri de nori. Acest lucru părea a fi în mod sigur atunci când a fost vorba de un nor mare de hidrogen cianură și benzen care a fost reperat deasupra polului sud. Dovada acestui nor a fost obținută din trei seturi de observații Titan realizate cu instrumentul CIRS, care a avut loc între iulie și noiembrie 2015.
Instrumentul CIRS funcționează prin separarea luminii infraroșii în culorile sale constitutive și apoi măsoară puterile acestor semnale la diferite lungimi de undă pentru a determina prezența semnăturilor chimice. Anterior, a fost folosit pentru a identifica prezența norilor de gheață cu cianură de hidrogen peste polul sud, precum și a altor substanțe chimice toxice în stratosfera lunii.
După cum a spus F. Michael Flasar, investigatorul principal al CIRS la Goddard:
„CIRS acționează ca un termometru cu teledetecție și ca sondă chimică, eliminând radiația de căldură emisă de gazele individuale într-o atmosferă. Iar instrumentul face totul de la distanță, în timp ce trece pe lângă o planetă sau lună. "
Cu toate acestea, când au examinat datele de observare pentru „amprentele” chimice, Anderson și colegii ei au observat că semnăturile spectrale ale norului înghețat nu se potrivesc cu cele ale niciunei substanțe chimice. Pentru a rezolva acest lucru, echipa a început să efectueze experimente de laborator în care amestecurile de gaze au fost condensate într-o cameră care a simulat condițiile din stratosfera Titan.
După ce au testat diferite perechi de substanțe chimice, au găsit în cele din urmă unul care se potrivește semnătura infraroșu observată de CIRS. La început, au încercat să lase un gaz să se condenseze înainte de celălalt, dar au descoperit că cele mai bune rezultate au fost obținute atunci când ambele gaze au fost introduse și lăsate să se condenseze în același timp. Pentru a fi corect, nu a fost prima dată când Anderson și colegii ei au descoperit gheață co-condensată în datele CIRS.
De exemplu, observații similare au fost făcute lângă polul nord în 2005, la aproximativ doi ani după ce emisfera nordică a experimentat solstițiul de iarnă. În acel moment, norii înghețați au fost detectați la o altitudine mult mai mică (sub 150 km, sau 93 km) și au arătat amprente chimice ale cianicidului cu hidrogen și a caynoacetilenei - una dintre moleculele organice mai complexe din atmosfera lui Titan.
Această diferență între aceasta și cea mai recentă detectare a unui nor hibrid, potrivit lui Anderson, se reduce la diferențele dintre variațiile sezoniere dintre polul nord și sud. În timp ce norul polar nordic observat în 2005 a fost reperat la aproximativ doi ani de la solstițiul de iarnă nordic, norul sudic Anderson și echipa ei recent examinată a fost localizat cu doi ani înainte de solstițiul de iarnă din sud.
Pe scurt, este posibil ca amestecul de gaze să fie ușor diferit în cele două cazuri și / sau norul nordic să aibă o șansă să se încălzească ușor, modificând astfel oarecum compoziția sa. După cum a explicat Anderson, aceste observații au fost posibile datorită mulților ani pe care misiunea Cassini a petrecut-o în jurul lui Saturn:
„Unul dintre avantajele lui Cassini a fost că am putut să zburăm Titan din nou și din nou pe parcursul misiunii de treisprezece ani, pentru a vedea schimbări în timp. Aceasta este o mare parte din valoarea unei misiuni pe termen lung. ”
Cu siguranță vor fi necesare studii suplimentare pentru a determina structura acestor nori înghețați cu compoziție mixtă, iar Anderson și echipa ei au deja câteva idei despre cum ar arăta. Pentru banii lor, cercetătorii se așteaptă ca acești nori să fie plini de forță și dezordine, mai degrabă decât cristale bine definite precum norii cu un singur produs chimic.
În anii următori, oamenii de știință ai NASA vor fi siguri că vor cheltui mult timp și sortarea energiei prin toate datele obținute de Cassini misiune pe parcursul misiunii sale de 13 ani. Cine știe ce altceva vor detecta înainte să epuizeze vastele colecții de date ale orbitorului?
Citirea viitoare: NASA
