Изображение предоставлено: Keck
Когда космический корабль Кассини-Гюйгенс приближается к июльскому столкновению с Сатурном и его луной Титан, команда Калифорнийского университета в Беркли, астрономы детально рассмотрели облачный покров Луны и то, что увидит зонд Гюйгенса при его погружении в атмосферу. Титана приземлиться на поверхности.
Астроном Имке де Патер и ее коллеги из Калифорнийского университета в Беркли использовали адаптивную оптику на телескопе Кек на Гавайях, чтобы получить изображение углеводородного тумана, который окружает Луну, делая снимки на различных высотах от 150-200 километров до поверхности. Они собрали фотографии в фильме, в котором показано, с чем столкнется Гюйгенс, когда он спустится на поверхность в январе 2005 года, через шесть месяцев после выхода космического корабля Кассини на орбиту вокруг Сатурна.
«Раньше мы могли видеть каждый компонент тумана, но не знали, где именно он находится в стратосфере или тропосфере. Это первые подробные картины распределения дымки с высотой », - сказал химик по атмосфере Мате Адамкович, аспирант химического колледжа Калифорнийского университета в Беркли. «Это разница между рентгеновским снимком атмосферы и МРТ».
«Это показывает, что можно сделать с новыми приборами на телескопе Keck», - добавил де Патер, имея в виду спектрометр ближнего инфракрасного диапазона (NIRSPEC), установленный с системой адаптивной оптики. «Это первый фильм, который поможет нам понять метеорологию на Титане».
Адамкович и де Патер отмечают, что даже после того, как Кассини достигнет Сатурна в этом году, наземные наблюдения могут дать важную информацию о том, как атмосфера Титана меняется со временем, и как циркуляция сочетается с атмосферной химией, создавая аэрозоли в атмосфере Титана. Это станет еще проще в следующем году, когда OSIRIS (ОН-подавляющий инфракрасный спектрограф) начнет работу на телескопах Keck, сказал де Патер. OSIRIS - это спектрограф с интегральным полем в ближней инфракрасной области, разработанный для адаптивной оптической системы Keck, который может отбирать небольшой прямоугольный участок неба, в отличие от NIRSPEC, который производит выборку щели и должен сканировать участок неба.
Де Патер представит результаты и фильм в четверг, 15 апреля, на международной конференции в Нидерландах по случаю 375-летия голландского ученого Кристиана Гюйгенса. Гюйгенс был первым «научным руководителем» Академии Франсез и исследователем Титана, крупнейшей луны Сатурна, в 1655 году. Четырехдневная конференция, которая началась 13 апреля, проходит в Европейском центре космоса и технологий. в Нордвейке.
Миссия Cassini-Huygens - это международное сотрудничество трех космических агентств - Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства, Европейского космического агентства и Итальянского космического агентства - с участием 17 стран. Он был запущен из Космического центра Кеннеди 15 октября 1997 года. Космический корабль прибудет в Сатурн в июле, и ожидается, что орбитальный аппарат Кассини отправит данные о планете и ее спутниках в течение как минимум четырех лет. Орбитальный аппарат также будет передавать данные с зонда Гюйгенса, когда он погружается в атмосферу Титана и после его приземления на поверхность в следующем году.
Что делает Титан таким интересным, так это его кажущееся сходство с молодой Землей, эпохой, когда жизнь предположительно возникла до того, как кислород изменил химию нашей планеты. В атмосферах Титана и ранней Земли преобладали почти одинаковые количества азота.
Атмосфера Титана содержит значительное количество газообразного метана, который химически изменяется ультрафиолетовым светом в верхней атмосфере или стратосфере с образованием углеводородов с длинной цепью, которые конденсируются в частицы, образующие плотную дымку. Эти углеводороды, которые могут быть похожи на нефть или бензин, в конечном итоге оседают на поверхность. По словам Адамковича, радиолокационные наблюдения указывают на ровные участки на поверхности Луны, которые могут быть бассейнами или озерами с пропаном или бутаном.
Астрономам удалось проникнуть сквозь дымку углеводородов, чтобы взглянуть на поверхность, используя наземные телескопы с адаптивной оптикой или спекл-интерферометрию, а также с помощью космического телескопа Хаббла, всегда с фильтрами, которые позволяют телескопам видеть сквозь «окна» в тумане, где метан не впитывает.
Изображение самой дымки не было таким легким, в первую очередь потому, что людям приходилось наблюдать на разных длинах волн, чтобы увидеть ее на определенных высотах.
«До сих пор то, что мы знали о распределении дымки, происходило из отдельных групп, использующих разные методы, разные фильтры», - сказал Адамкович. «Мы получаем все это за один раз: трехмерное распределение тумана на Титане, сколько в каждом месте на планете и как высоко в атмосфере, за одно наблюдение».
Прибор NIRSPEC на телескопе Keck измеряет интенсивность полосы длин волн ближнего инфракрасного диапазона, сканируя около 10 срезов вдоль поверхности Титана. Этот метод позволяет воссоздать дымку в зависимости от высоты, потому что конкретные длины волн должны исходить от конкретных высот, иначе они вообще не будут видны из-за поглощения.
Фильм «Адамкович» и «Де Патер» вместе взятые показывают распределение тумана, похожее на то, что наблюдалось ранее, но более полное и собранное более удобным для пользователя способом. Например, дымка в атмосфере над Южным полюсом очень очевидна на высоте от 30 до 50 километров. Известно, что эта дымка образуется сезонно и рассеивается в течение «года» Титана, который составляет около 29 1/2 земных лет.
Стратосферная дымка на расстоянии около 150 километров видна на большой площади в северном полушарии, но не в южном полушарии, асимметрия наблюдалась ранее.
В тропопаузе южного полушария, на границе между нижней атмосферой и стратосферой на высоте около 42 километров, видна перистая дымка, аналогичная дымке на Земле.
Наблюдения были сделаны 19, 20 и 22 февраля 2001 г. де Патером и его коллегой Генри Г. Роу из Калифорнийского технологического института и проанализированы Адамковичем с использованием моделей, выполненных Кейтлин А. Гриффит из Университета Аризоны, с соавтор С.Г. Гиббард из Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса.
Работа финансировалась частично Национальным научным фондом и Технологическим центром адаптивной оптики.
Первоисточник: Пресс-релиз Калифорнийского университета в Беркли
