Během 13 let a 76 dnů, kdy Cassini mise strávená kolem Saturn, orbiteru a jeho přistání ( Huygens sonda) odhalil hodně o Saturn a jeho systémech měsíců. To platí zejména pro Titan, největší Saturnův měsíc a jeden z nejzáhadnějších objektů ve Sluneční soustavě. V důsledku mnoha letů Cassini se vědci dozvěděli mnoho o Titanových metanových jezerech, atmosféře bohaté na dusík a povrchových prvcích.
Přestože Cassini Vrhli se do Saturnovy atmosféry 15. září 2017, vědci stále nalévají věci, které odhalili. Například před ukončením své mise Cassini zachytil obraz podivného mraku vznášejícího se vysoko nad jižním pólem Titanu, který se skládá z toxických hybridních ledových částic. Tento objev je další známkou složité organické chemie vyskytující se v Titanově atmosféře a na jejím povrchu.
Protože byl tento oblak neviditelný pouhým okem, byl pozorovatelný pouze díky kompozitnímu infračervenému spektrometru Cassini (CIRS). Tento nástroj spatřil oblak v nadmořské výšce asi 160 až 210 km (100 až 130 mil), daleko nad metanovými dešťovými mraky Titanovy troposféry. Pokrývala také velkou oblast poblíž jižního pólu mezi 75 ° a 85 ° jižní šířky.
Pomocí chemického otisku prstu získaného přístrojem CIRS vědci NASA také provedli laboratorní experimenty k rekonstrukci chemického složení mraku. Tyto experimenty určily, že mrak byl složen z organických molekul kyanovodíku a benzenu. Zdálo se, že tyto dvě chemikálie kondenzovaly společně a tvořily ledové částice, než aby byly navrstveny na sebe.
Pro ty, kteří strávili více než poslední desetiletí studováním Titanovy atmosféry, to byl docela zajímavý a nečekaný nález. Jako Carrie Andersonová, spoluřešitelka CIRS v Goddard Space Flight Center NASA, uvedla v nedávném tiskovém prohlášení NASA:
"Tento oblak představuje nový chemický vzorec ledu v Titanově atmosféře." Zajímavé je, že tento škodlivý led je tvořen dvěma molekulami, které spolu kondenzovaly z bohaté směsi plynů na jižním pólu. “
Přítomnost tohoto mraku kolem jižního pólu Titanu je také dalším příkladem globálních cirkulačních vzorců Měsíce. To zahrnuje proudy teplých plynů odesílaných z polokoule, která prožívá léto, do zimy pro polokouli. Tento vzor mění směr, když se mění roční období, což vede k nahromadění mraků kolem kteréhokoli pólu, který zažívá zimu.
Když orbiter Cassini dorazil na Saturn v roce 20o4, severní polokoule Titanu zažila zimu - která začala v roce 2004. Důkazem toho bylo nahromadění mraků kolem jeho severního pólu, které Cassini spatřil při svém prvním setkání s měsícem později než ve stejném roce. Obdobně se stejné jevy odehrávaly kolem jižního pólu na konci Cassiniho mise.
To bylo v souladu se sezónními změnami na Titanu, ke kterým dochází zhruba každých sedm pozemských let - rok na Titanu trvá asi 29,5 zemských let. Mraky, které se vytvářejí v Titanově atmosféře, jsou obvykle strukturovány ve vrstvách, kde různé typy plynu kondenzují do ledových mraků v různých výškách. Které z nich kondenzují, závisí na tom, kolik páry je přítomno a na teplotách - které se stále chladněji přibližují k povrchu.
Občas se však mohou různé typy mraků tvořit v různých výškách nebo mohou kondenzovat s jinými typy mraků. To se jistě zdálo, když došlo k velkému oblaku kyanovodíku a benzenu, který byl spatřen nad jižním pólem. Důkaz tohoto mraku byl odvozen ze tří sad Titanových pozorování učiněných pomocí nástroje CIRS, které se uskutečnilo od července do listopadu 2015.
Přístroj CIRS pracuje tak, že rozděluje infračervené světlo do jeho základních barev a poté měří síly těchto signálů na různých vlnových délkách, aby určil přítomnost chemických podpisů. Dříve byla použita k identifikaci přítomnosti ledových mraků kyanovodíku nad jižním pólem a dalších toxických chemikálií v měsíční stratosféře.
Jak řekl F. Michael Flasar, hlavní vyšetřovatel CIRS v Goddardu:
„CIRS funguje jako teploměr dálkového průzkumu a jako chemická sonda, která snímá tepelné záření emitované jednotlivými plyny v atmosféře. A nástroj to všechno dělá na dálku, zatímco míjí kolem planety nebo měsíce. “
Při zkoumání pozorovacích údajů o chemických „otiscích prstů“ si však Anderson a její kolegové všimli, že spektrální podpisy ledového mraku neodpovídají charakteristikám žádné jednotlivé chemické látky. Za tímto účelem začal tým provádět laboratorní experimenty, při nichž byly směsi plynů kondenzovány v komoře, která simulovala podmínky v Titanově stratosféře.
Po testování různých párů chemických látek konečně našli ten, který odpovídal infračervenému podpisu pozorovanému CIRS. Nejprve se pokusili nechat jednu kondenzaci plynu před druhou, ale zjistili, že nejlepší výsledky byly získány, když byly oba plyny zavedeny a současně kondenzovány. Abych byl spravedlivý, nebylo to poprvé, co Anderson a její kolegové objevili v údajích CIRS spolu kondenzovaný led.
Například podobná pozorování byla učiněna poblíž severního pólu v roce 2005, asi dva roky poté, co severní polokoule prožila svůj zimní slunovrat. V té době byly ledové mraky detekovány v mnohem nižší nadmořské výšce (méně než 150 km, nebo 93 mil) a ukazovaly chemické otisky kyanicidu vodíku a kynoacetylenu - jedné z nejsložitějších organických molekul v Titanově atmosféře.
Tento rozdíl mezi touto a nejnovější detekcí hybridního cloudu podle Andersona spočívá v rozdílech v sezónních výkyvech mezi severním a jižním pólem. Zatímco severní polární oblak pozorovaný v roce 2005 byl spatřen asi dva roky po severním zimním slunovratu, jižní oblak Anderson a jeho tým, který nedávno zkoumal, byl spatřen dva roky před slunovratem na jih.
Zkrátka je možné, že směs plynů byla ve dvou případech mírně odlišná a / nebo že severní oblak měl šanci se mírně zahřát, čímž trochu změnil své složení. Jak vysvětlil Anderson, tato pozorování byla umožněna díky mnoha letům, které mise Cassini strávila kolem Saturn:
"Jednou z výhod Cassini bylo to, že jsme byli schopni letět Titan znovu a znovu v průběhu třináctileté mise, abychom viděli změny v průběhu času." To je velká část hodnoty dlouhodobé mise. “
K určení struktury těchto ledových mraků smíšeného složení bude jistě zapotřebí dalších studií a Anderson a její tým již mají nějaké nápady, jak by vypadali. Pro své peníze vědci očekávají, že tyto mraky budou chmurné a nepořádné, spíše než dobře definované krystaly, jako jsou monochemické mraky.
V příštích letech budou vědci NASA určitě trávit spoustu času a energie tříděním všemi daty získanými Cassini mise v průběhu své 13leté mise. Kdo ví, co ještě zjistí, než vyčerpají rozsáhlou sbírku dat orbita?
Budoucí čtení: NASA
