Počas 13 rokov a 76 dní, ktoré Cassini misia strávená okolo Saturn, orbitra a jeho pristávača ( Huygens sonda) odhalila veľa o Saturnovi a jeho systémoch mesiacov. Platí to najmä pre Titan, Saturnov najväčší mesiac a jeden z najzáhadnejších objektov v slnečnej sústave. V dôsledku mnohých preletov Cassini sa vedci dozvedeli veľa o metánových jazerách Titanu, atmosfére bohatej na dusík a povrchových prvkoch.
Aj keď Cassini Vrhli sa do saturnovej atmosféry 15. septembra 2017 a vedci stále lejú nad tým, čo odhalili. Napríklad pred ukončením svojej misie Cassini zachytil obraz zvláštneho oblaku vznášajúceho sa vysoko nad južným pólom Titanu, ktorý pozostáva z toxických hybridných častíc ľadu. Tento objav je ďalším náznakom komplexnej organickej chémie vyskytujúcej sa v Titanovej atmosfére a na jej povrchu.
Keďže bol tento oblak neviditeľný voľným okom, bol pozorovateľný iba vďaka kompozitnému infračervenému spektrometru Cassini (CIRS). Tento prístroj zbadal oblak v nadmorskej výške asi 160 až 210 km (100 až 130 míľ), vysoko nad metánovými dažďovými mrakmi Titanovej troposféry. Pokrývala tiež veľkú oblasť blízko južného pólu medzi 75 ° a 85 ° južnej zemepisnej šírky.
Použitím chemického odtlačku prsta získaného prístrojom CIRS vedci NASA tiež vykonali laboratórne experimenty na rekonštrukciu chemického zloženia mraku. Tieto experimenty určili, že oblak bol zložený z organických molekúl kyanovodíka a benzénu. Zdá sa, že tieto dve chemikálie kondenzovali spolu a vytvorili ľadové častice, než aby boli navrstvené na seba.
Pre tých, ktorí strávili viac ako posledné desaťročie štúdiom Titanovej atmosféry, to bol dosť zaujímavý a nečakaný nález. Ako Carrie Anderson, co-vyšetrovateľ CIRS v Goddard Space Flight Center NASA, povedal v nedávnom tlačovom vyhlásení NASA:
„Tento oblak predstavuje nový chemický vzorec ľadu v Titanovej atmosfére. Zaujímavé je, že tento škodlivý ľad je tvorený dvoma molekulami, ktoré spolu kondenzovali z bohatej zmesi plynov na južnom póle. “
Prítomnosť tohto mraku okolo južného pólu Titanu je tiež ďalším príkladom globálnych cirkulujúcich vzorcov Mesiaca. Jedná sa o prúdy teplých plynov, ktoré sa posielajú z hemisféry, ktorá prežíva leto, do zimnej hemisféry. Tento vzor sa mení v opačnom smere, keď sa menia ročné obdobia, čo vedie k nahromadeniu oblakov okolo toho, ktorý z pólov prežíva zimu.
Keď orbiter Cassini prišiel na Saturn v roku 20o4, na severnej pologuli Titanu prežila zima - ktorá sa začala v roku 2004. Dôkazom toho bolo nahromadenie oblakov okolo jeho severného pólu, ktoré Cassini zaznamenala počas prvého stretnutia s mesiacom neskôr ako v tom istom roku. Rovnaké javy sa odohrávali aj okolo južného pólu na konci Cassiniho misie.
Bolo to v súlade so sezónnymi zmenami na Titane, ktoré sa odohrávajú zhruba každých sedem pozemských rokov - rok na Titáne trvá asi 29,5 pozemských rokov. Mraky, ktoré sa vytvárajú v Titanovej atmosfére, sú spravidla štruktúrované vo vrstvách, kde rôzne druhy plynu kondenzujú do ľadových mrakov v rôznych nadmorských výškach. Ktoré kondenzácie závisia od toho, koľko pary je prítomné a od teplôt - ktoré sú stále chladnejšie bližšie k povrchu.
Občas sa však môžu rôzne typy mrakov vytvárať v rôznych výškach alebo môžu kondenzovať s inými druhmi mrakov. Toto sa určite javilo, keď došlo k veľkému oblaku kyanovodíka a benzénu, ktorý sa objavil nad južným pólom. Dôkazy o tomto oblaku boli odvodené z troch sérií titánových pozorovaní uskutočnených pomocou nástroja CIRS, ktoré sa uskutočnilo od júla do novembra 2015.
Prístroj CIRS pracuje tak, že infračervené svetlo rozdeľuje na základné farby a potom meria sily týchto signálov pri rôznych vlnových dĺžkach, aby určil prítomnosť chemických podpisov. Predtým sa používal na identifikáciu prítomnosti ľadových mrakov kyanovodíka nad južným pólom a ďalších toxických chemikálií v mesosfére.
Ako F. Michael Flasar, hlavný vyšetrovateľ CIRS v Goddarde, povedal:
„CIRS funguje ako diaľkový senzor a chemická sonda, ktorá zachytáva tepelné žiarenie emitované jednotlivými plynmi v atmosfére. A nástroj to všetko robí na diaľku, zatiaľ čo prechádza okolo planéty alebo mesiaca. “
Pri skúmaní údajov o pozorovaní chemických „odtlačkov prstov“ však Anderson a jej kolegovia zistili, že spektrálne podpisy ľadového oblaku sa nezhodujú s tými, ktoré sa vyskytujú u žiadnej jednotlivej chemikálie. Na vyriešenie tohto problému tím začal vykonávať laboratórne experimenty, v ktorých zmesi plynov kondenzovali v komore, ktorá simulovala podmienky v Titanovej stratosfére.
Po testovaní rôznych párov chemikálií konečne našli ten, ktorý sa zhodoval s infračerveným podpisom pozorovaným pomocou CIRS. Najprv sa pokúsili nechať jeden kondenzovať plyn pred druhým, ale zistili, že najlepšie výsledky sa dosiahli, keď sa oba plyny zaviedli a nechali kondenzovať súčasne. Aby som bol spravodlivý, nebolo to prvýkrát, čo Anderson a jej kolegovia objavili spolu kondenzovaný ľad v údajoch CIRS.
Napríklad podobné pozorovania boli urobené blízko severného pólu v roku 2005, približne dva roky potom, čo severná pologuľa zažila zimný slnovrat. V tom čase boli ľadové oblaky detegované v oveľa nižšej nadmorskej výške (pod 150 km alebo 93 míľ) a vykazovali chemické odtlačky kyanovodíkov vodíka a kynoacetylénu - jednej z najzložitejších organických molekúl v Titanovej atmosfére.
Tento rozdiel medzi touto a poslednou detekciou hybridného cloudu podľa Andersona vedie k rozdielom v sezónnych výkyvoch medzi severným a južným pólom. Zatiaľ čo severný polárny oblak pozorovaný v roku 2005 bol spozorovaný asi dva roky po severnom zimnom slnovrate, južný mrak Anderson a jeho tím, ktorý nedávno preskúmal, bol spozorovaný dva roky pred južným zimným slnovratom.
Stručne povedané, je možné, že zmes plynov sa v obidvoch prípadoch mierne líšila a / alebo že severný mrak mal šancu mierne sa zahriať, a tak trochu zmenil svoje zloženie. Ako Anderson vysvetlil, tieto pozorovania boli umožnené vďaka mnohým rokom, ktoré misia Cassini strávila okolo Saturn:
„Jednou z výhod Cassiniho bolo, že sme boli schopní znova a znova preletieť Titana v priebehu trinásťročnej misie, aby sme videli zmeny v čase. Je to veľká časť hodnoty dlhodobej misie. “
Na určenie štruktúry týchto ľadových mrakov zmiešaného zloženia budú určite potrebné ďalšie štúdie a Anderson a jej tím už majú nejaké nápady, ako budú vyzerať. Vedci očakávajú, že za svoje peniaze budú tieto oblaky hrboľaté a neusporiadané, skôr ako dobre definované kryštály, ako napríklad jednochemické oblaky.
V najbližších rokoch vedci z NASA určite strávia veľa času a energie triedením cez všetky údaje získané Cassini misie počas svojej 13-ročnej misie. Kto vie, čo ešte zistia skôr, ako vyčerpajú rozsiahle zbierky údajov orbitra?
Budúce čítanie: NASA
