Готовясь к визиту Кассини на луну Сатурна Титан, исследователи ожидали увидеть место, заполненное этаном - побочным продуктом распада метана. Возможно, что это облако осыпает этан летом, а зимой конденсируется вокруг полюса, накапливаясь в виде льда.
Спектрометр визуального и инфракрасного картографирования (VIMS) Кассини обнаружил массивное облако этана, окружающее северный полюс Титана. Облако может засыпать снежные этаны в метановые озера внизу.
Облако может быть ключом к разгадке загадки, которая запутала ученых, которые до сих пор видели мало свидетельств завесы из облаков этана и поверхностных жидкостей, изначально считавшихся достаточно обширными, чтобы покрыть всю поверхность Титана океаном глубиной 300 метров. ,
До того, как миссия Кассини-Гюйгенса начала посещать Титан в 2004 году, «мы ожидали увидеть много этана - огромных облаков этана во всех широтах и обширных морей на поверхности гигантского спутника Сатурна Титана», - сказала планетолог из Аризонского университета Кейтлин Гриффит.
Это потому, что солнечный ультрафиолетовый свет необратимо расщепляет метан в атмосфере азота Титана. Этан является наиболее распространенным побочным продуктом, когда метан расщепляется. Ученые предположили, что если бы метан являлся составной частью атмосферы на протяжении всей жизни Титана в течение 4,5 миллиардов лет - и не было никаких оснований подозревать, что это не так - большая луна будет наводнена морями этана.
Радар космического корабля НАСА Кассини обнаружил озера в северных арктических широтах Титана на пролете в прошлом июле 22 года. Однако «теперь мы знаем, что поверхность Титана в основном лишена озер и океанов», - сказал Гриффит. Она является членом команды Cassini VIMS из УА, возглавляемой профессором Робертом Брауном из Лунной и Планетарной лаборатории УА.
По словам Гриффита, отсутствующий этан тем более загадочен, потому что изображения Кассини показывают, что другие менее распространенные твердые осадки в результате фотохимических реакций в атмосфере Титана образовали дюны и покрыли кратеры на его поверхности, сказал Гриффит.
VIMS впервые обнаружил огромное облако полярного этана на Титане, когда он исследовал высокие северные широты Титана на мухах Кассини в декабре 2004 года, августе 2005 года и сентябре 2005 года.
VIMS обнаружил перистое облако как яркую полосу на высотах от 30 до 60 км на краю полярного круга Титана, от 51 до 69 градусов северной широты. VIMS видел только часть облака, потому что большая часть северной полярной области находится в тени зимы и не будет полностью освещена до 2010 года, отметил Гриффит.
«Наши наблюдения предполагают, что поверхностные отложения этана должны быть обнаружены именно на полюсах, а не распределены по всему диску Титана, как предполагалось ранее», - сказал Гриффит. «Это может частично объяснить отсутствие жидких этановых океанов и облаков в средних и более низких широтах Титана».
«Мы думаем, что этан идет дождь или, если температура достаточно низкая, сейчас идет снег на северном полюсе. Когда сезоны сменятся, мы ожидаем, что этан будет конденсироваться на южном полюсе в течение зимы », - сказал Гриффит. Если полярные условия настолько прохладны, как говорят прогнозы, этан может накапливаться в виде полярного льда.
Этан растворяется в метане, который, по прогнозам ученых, идет дождь из атмосферы на северном полюсе во время прохладной зимы. «Во время полярных зим мы ожидаем, что низменности будут колыбелью метановых озер, богатых этаном», - отметил Гриффит. «Возможно, это озера, недавно сделанные Кассини».
Если бы этан производился с сегодняшней скоростью в течение всей жизни Титана, в общей сложности два полюса этана выпали бы над полюсами. Но это кажется маловероятным, сказал Гриффит.
Ученые не имеют прямых доказательств полярных шапок этанового льда. Северный полюс Титана находится в зимней темноте, и камеры Кассини еще не видели его в отраженном свете. Камеры Кассини сфотографировали южный полюс Титана. «Морфология, видимая на этих изображениях, не предполагает двухкилометровую полярную ледяную шапку, но изображения действительно показывают особенности потока», - сказал Гриффит.
«Мы собираемся начать делать больше полярных пасов в ближайшие месяцы», добавила она. «К концу следующего года Кассини запишет первый полярный температурный профиль Титана, который расскажет нам, как холодные условия на полюсе».
Гриффит - первый автор статьи «Доказательства полярного этанового облака на Титане», опубликованной в текущем (15 сентября) выпуске журнала Science. Соавторами являются Пауло Пинтеадо и руководитель группы VIMS Роберт Браун из УА и исследователи из Франции, Лаборатория реактивного движения в Пасадене, Калифорния, Геологическая служба США, Корнельский университет, Исследовательский центр Эймса НАСА, Португалия и Германия.
Гриффит, Пинтеадо и Роберт Курсински из УА сотрудничали ранее в исследованиях метановых облаков длиной в тысячу миль, которые окружают Титан в южных широтах. Из анализа изображений VIMS они пришли к выводу, что эти сильно локализованные конвективные облака, состоящие из метана, являются результатом летнего нагревания, в значительной степени формирующегося на Земле грозами.
Прибор VIMS - это спектрометр изображений, который создает специальный набор данных, называемый кубом изображения. Это берет изображение объекта во многих цветах одновременно. Обычная видеокамера снимает изображения в трех основных цветах (красный, зеленый и синий) и объединяет их для получения изображений, видимых человеческим глазом. Прибор VIMS снимает изображения в 352 отдельных длинах волн или цветах, охватывающих царство цветов, намного превосходящих видимые людям. Все материалы отражают свет уникальным способом. Таким образом, молекулы любого элемента или соединения могут быть идентифицированы по длинам волн, которые они отражают или поглощают, по их «сигнатурным» спектрам.
Миссия Кассини-Гюйгенс - совместный проект НАСА, Европейского космического агентства и Итальянского космического агентства. Лаборатория реактивного движения, подразделение Калифорнийского технологического института в Пасадене, Калифорния, управляет миссией Дирекции научной миссии НАСА, Вашингтон, округ Колумбия. Орбитальный аппарат Кассини и его две бортовые камеры были спроектированы, разработаны и собраны в лаборатории JPL. Команда спектрометра визуального и инфракрасного картографирования базируется в Университете Аризоны в Тусоне.
Первоисточник: Выпуск новостей Университета Аризоны
