Během svého průletu Titanem v roce 2006 zachytila Cassini Space Probe některé z nejpodrobnějších obrazů Saturnova největšího měsíce. Je zajímavé, že tyto cloudové formace mají silnou podobnost s těmi, které jsou vidět ve vlastní polární stratosféře Země.
Na rozdíl od Země jsou však tyto mraky složeny výhradně z tekutého metanu a etanu. Vzhledem k neuvěřitelně nízkým teplotám Titanu - mínus 185 ° C (-300 ° F) - není divu, že taková hustá atmosféra kapalných uhlovodíků existuje nebo že planeta pokrývá moře metanu.
Překvapivé je však to, že v této atmosféře existují také krystaly metanu. Osm let poté, co byly pořízeny fotografie severního pólu Titanu, dospěli astronomové k závěru, že tato oblast obsahuje také stopová množství ledu metanu.
"Myšlenka, že by metanové mraky mohly být tak vysoko na Titanu, je zcela nová," řekla Carrie Andersonová, která se podílela na vědecké práci Cassini v Goddardově vesmírném letovém centru NASA v Greenbeltu v Marylandu, a hlavní autor studie. "Nikdo to předtím nepovažoval za možné."
Na Titanu již byly identifikovány další stratosférické mraky, včetně mraků etanu - chemikálie vytvořené po rozpadu metanu. Byly zde také nalezeny jemné mraky kyanoacetylenu a kyanovodíku, které se tvoří z reakcí vedlejších produktů metanu s molekulami dusíku.
V Titanově stratosféře se však zdálo, že mraky zmrzlého metanu nejsou pravděpodobné. Protože troposféra zachycuje většinu vlhkosti, stratosférické mraky vyžadují extrémní chlad. Dokonce ani teplota stratosféry minus 203 ° C (-333 ° F), pozorovaná Cassinim jižně od rovníku, nebyla dostatečně chladná, aby umožnil kondenzaci slabého metanu v této oblasti atmosféry na led.
Co Anderson a její spoluautor Goddard Robert Samuelson poznamenali, že teploty v Titanově nižší stratosféře nejsou stejné ve všech zeměpisných šířkách. Vycházelo to z údajů získaných z kompozitního infračerveného spektrometru Cassini a rádiového vědeckého přístroje kosmické lodi, který ukázal, že teplota ve vysokých nadmořských výškách poblíž severního pólu byla mnohem chladnější než na jihu rovníku.
Ukazuje se, že tento teplotní rozdíl - až 6 ° C (11 ° F) - je více než dostatečný k získání ledu metanu.
Další pozorování provedená v Titanově cloudovém systému podporují tento závěr, například to, jak se určité oblasti zdají hustší než jiné, a větší detekované částice jsou tou správnou velikostí pro metanový led. Potvrdili také, že v dolní polární stratosféře je přítomno očekávané množství metanu - 1,5%, které je dostatečné pro tvorbu ledových částic.
Pozorování navíc potvrzuje určité modely toho, jak se předpokládá, že Titanova atmosféra funguje.
Podle tohoto modelu má Titan globální cirkulační vzorec, ve kterém se teplý vzduch v letní polokouli dobře vynoří z povrchu a vstoupí do stratosféry a pomalu se dostává do zimního pólu. Tam vzduchová hmota klesá zpět dolů a ochlazuje se, jak klesá, což umožňuje vytváření stratosférických metanových mraků.
"Cassini neustále shromažďuje důkazy o tomto globálním oběhu a identifikace tohoto nového metanového cloudu je dalším silným ukazatelem toho, že tento proces funguje tak, jak si myslíme, že," řekl Michael Flasar, Goddard vědec a hlavní vyšetřovatel pro kompozitní infračervený paprsek Cassini Spektrometr (CIRS).
Podobně jako stratosférické mraky Země se Titanův metanový oblak nachází poblíž zimního pólu, nad 65 stupňů severní šířky. Anderson a Samuelson odhadují, že tento typ cloudového systému - který nazývají metanové mraky (nebo zkráceně SIMC) vyvolané poklesem - by se mohl v nadmořské výšce nad Titanovým povrchem vyvíjet mezi 30 000 až 50 000 metrů (98 000 až 164 000 stop).
"Titan pokračuje ohromovat přírodními procesy podobnými těm na Zemi, přesto zahrnuje materiály odlišné od naší známé vody," řekl Scott Edgington, zástupce vědeckého projektu Cassini z NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) v Pasadeně v Kalifornii. "Když se blížíme k slunovratu na jižní zimu na Titanu, prozkoumáme dále, jak se tyto procesy tvorby mraků mohou měnit v závislosti na ročním období."
Výsledky této studie jsou k dispozici online v listopadovém čísle Icarus.
