Во время облета Титана в 2006 году космический зонд Кассини запечатлел некоторые из самых подробных изображений самой большой луны Сатурна. Интересно, что эти облачные образования очень похожи на те, которые видны в собственной полярной стратосфере Земли.
Однако, в отличие от Земли, эти облака состоят исключительно из жидкого метана и этана. Учитывая невероятно низкие температуры Титана - минус 185 ° C (-300 ° F) - неудивительно, что такая плотная атмосфера жидких углеводородов существует или что моря метана покрывают планету.
Однако удивительным является тот факт, что кристаллы метана также существуют в этой атмосфере. Спустя восемь лет после того, как были сделаны фотографии северного полюса Титана, астрономы пришли к выводу, что в этом регионе также есть следы метанового льда.
«Идея о том, что метановые облака могут образовывать это высоко на Титане, является совершенно новой», - сказала Кэрри Андерсон, участвующая в работе Кассини ученая из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, и ведущий автор исследования. «Никто раньше не считал это возможным».
На Титане уже были обнаружены другие стратосферные облака, в том числе облака этана - химического вещества, образовавшегося после разрушения метана. Там также были обнаружены тонкие облака цианоацетилена и цианистого водорода, которые образуются в результате реакций побочных продуктов метана с молекулами азота.
Но облака замороженного метана считались маловероятными в стратосфере Титана. Поскольку тропосфера удерживает большую часть влаги, стратосферные облака требуют сильного холода. Даже температура стратосферы минус 203 ° C (-333 ° F), наблюдаемая Кассини к югу от экватора, не была достаточно холодной, чтобы позволить скудному метану в этой области атмосферы конденсироваться в лед.
Андерсон и ее соавтор Годдард, Роберт Самуэльсон, отметили, что температуры в нижней стратосфере Титана не одинаковы на всех широтах. Это было основано на данных, полученных с помощью Композитного инфракрасного спектрометра Кассини и радиологического научного прибора космического корабля, который показал, что температура на большой высоте у северного полюса была намного ниже, чем на юге от экватора.
Оказывается, что эта разница температур - до 6 ° C (более 11 ° F) - более чем достаточна для образования метанового льда.
Другие наблюдения, сделанные из облачной системы Титана, подтверждают этот вывод, например, как некоторые регионы кажутся более плотными, чем другие, и обнаруженные более крупные частицы имеют правильный размер для метанового льда. Они также подтвердили, что ожидаемое количество метана - 1,5%, которого достаточно для образования ледяных частиц, - присутствует в нижней полярной стратосфере.
Более того, наблюдение подтверждает некоторые модели того, как атмосфера Титана, как думают, работает.
Согласно этой модели, Титан имеет глобальную модель циркуляции, при которой теплый воздух в летнем полушарии поднимается с поверхности и входит в стратосферу, медленно пробираясь к зимнему полюсу. Там воздушная масса снова опускается вниз, охлаждаясь при спуске, что позволяет формировать стратосферные метановые облака.
«Кассини неуклонно собирает доказательства этой глобальной схемы циркуляции, и идентификация этого нового метанового облака является еще одним убедительным индикатором того, что процесс работает так, как мы думаем, - сказал Майкл Фласар, ученый Годдарда и главный исследователь в Cassini Composite Infrared. Спектрометр (CIRS).
Подобно стратосферным облакам Земли, метановое облако Титана было расположено около зимнего полюса, выше 65 градусов северной широты. По оценкам Андерсона и Самуэльсона, этот тип облачной системы, которую они называют метановыми облаками, вызванными проседанием (или сокращенно SIMC), может развиваться на высоте от 30 000 до 50 000 метров (от 98 000 до 164 000 футов) над поверхностью Титана.
«Титан продолжает удивлять природными процессами, похожими на те, что происходят на Земле, но в которых используются материалы, отличные от нашей знакомой воды», - сказал Скотт Эджингтон, заместитель научного сотрудника проекта Кассини в Лаборатории реактивного движения НАСА (Пассажирская лаборатория) в Пасадене, Калифорния. «Приближаясь к южному зимнему солнцестоянию на Титане, мы продолжим исследовать, как эти процессы формирования облаков могут меняться в зависимости от сезона».
Результаты этого исследования доступны в Интернете в ноябрьском выпуске Икар.
