Tijekom 13 godina i 76 dana koje je Cassini misija provedena oko Saturna, orbitera i njegove zemlje (the Huygens sonda) otkrila je mnogo o Saturnu i njegovim sustavima mjeseca. To se posebno odnosi na Titan, najveći mjesec Saturna i jedan od najtajanstvenijih objekata Sunčevog sustava. Kao rezultat Cassinijevih mnogih letjelica, znanstvenici su naučili mnogo o Titanovim metanskim jezerima, atmosferi bogatoj dušikom i površinskim osobinama.
Čak iako Cassini potopljeni u Saturnovu atmosferu 15. rujna 2017., znanstvenici i dalje prelijevaju ono što je otkrila. Primjerice, prije nego što je okončao misiju, Cassini je snimio sliku čudnog oblaka koji pluta visoko iznad Titanovog južnog pola, onoga koji je sastavljen od toksičnih, hibridnih čestica leda. Ovo otkriće je još jedan pokazatelj složene organske kemije koja se odvija u atmosferi Titana i na njegovoj površini.
Budući da je ovaj oblak nevidljiv golim okom, bio je vidljiv samo zahvaljujući Cassinijevom kompozitnom infracrvenom spektrometru (CIRS). Ovaj je instrument uočio oblak na nadmorskoj visini od oko 160 do 210 km (100 do 130 milja), daleko iznad metanskih kišnih oblaka Titove troposfere. Obuhvatio je i veliko područje u blizini južnog pola, između 75 ° i 85 ° južne širine.
Koristeći kemijski otisak prsta dobiven instrumentom CIRS, istraživači NASA-e također su proveli laboratorijske eksperimente kako bi rekonstruirali kemijski sastav oblaka. Ovim je eksperimentima utvrđeno da je oblak sastavljen od organskih molekula cijanida vodika i benzena. Čini se da su se te dvije kemikalije kondenzirale kako bi tvorile čestice leda, a ne slojevito jedna na drugu.
Za one koji su proveli više od proteklog desetljeća proučavajući Titanovu atmosferu, ovo je bila prilično zanimljiva i neočekivana spoznaja. Kao što je Carrie Anderson, istraživačica CIRS-a iz NASA-inog centra za svemirske letove Goddard, izjavila u nedavnoj izjavi za NASA:
„Ovaj oblak predstavlja novu kemijsku formulu leda u Titovoj atmosferi. Ono što je zanimljivo je da je ovaj štetni led napravljen od dvije molekule koje se zajedno sakupljaju iz bogate mješavine plinova na južnom polu. "
Prisutnost ovog oblaka oko Titovog južnog pola također je još jedan primjer mjesečevih cirkulacija. Tu se podrazumijevaju struje toplih plinova koje se šalju iz hemisfere koja proživljava ljeto do doživljaja hemisfere. Ovaj se obrazac obrne u smjeru kada se godišnja doba promijene, što dovodi do nakupljanja oblaka oko bilo kojeg pola doživi zimu.
Kad je Cassinijev orbiter stigao u Saturn u 20o4, sjeverna hemisfera Titana doživjela je zimu - koja je započela 2004. To je dokazalo nakupljanje oblaka oko njegovog sjevernog pola koje je Cassini opazio tijekom svog prvog susreta s mjesecom kasnije iste godine. Slično tome, iste pojave događale su se oko južnog pola blizu kraja Cassinijeve misije.
To je bilo u skladu sa sezonskim promjenama na Titanu, koje se događaju otprilike svakih sedam zemaljskih godina - godina na Titanu traje oko 29,5 zemaljskih godina. Oblaci koji se formiraju u atmosferi Titana obično su slojevito oblikovani u slojeve gdje će se različite vrste plina kondenzirati u ledene oblake na različitim visinama. Koji se kondenziraju ovisi o tome koliko para ima i temperaturama - koje postaju sve hladnije bliže površini.
Međutim, katkad se različite vrste oblaka mogu oblikovati na raznim visinama ili kondenzirati s drugim vrstama oblaka. Čini se da je to slučaj kada je riječ o velikom oblaku vodikovog cijanida i benzena koji je uočen iznad južnog pola. Dokaz o ovom oblaku izveden je iz tri skupa promatranja Titana napravljenih instrumentom CIRS, a koja su se odvijala između srpnja i studenog 2015. godine.
CIRS instrument djeluje razdvajajući infracrveno svjetlo na njegove sastavne boje, a zatim mjeri jačinu ovih signala na različitim valnim duljinama kako bi utvrdio prisutnost kemijskih potpisa. Prije se koristio za identificiranje prisutnosti ledenih oblaka cijanid vodika iznad južnog pola, kao i drugih toksičnih kemikalija u Mjesečevoj stratosferi.
Kao što je rekao Michael Michael Flasar, glavni istraživač CIRS-a u Goddardu:
„CIRS djeluje kao daljinsko-senzorski termometar i kao kemijska sonda, izazivajući toplinsko zračenje koje pojedini plinovi emitiraju u atmosferu. A instrument to sve čini na daljinu, dok prolazi pored planete ili mjeseca. "
Međutim, ispitujući podatke opažanja za kemijske "otiske prstiju", Anderson i njezini kolege primijetili su da se spektralni potpisi ledenog oblaka ne podudaraju s podacima bilo koje pojedinačne kemikalije. Da bi se pozabavili tim, tim je započeo provođenje laboratorijskih eksperimenata u kojima su mješavine plinova kondenzirane u komori koja je simulirala uvjete u Titanovoj stratosferi.
Nakon ispitivanja različitih parova kemikalija, konačno su pronašli onu koja je odgovarala infracrvenom potpisu koji je promatrao CIRS. Isprva su pokušavali pustiti jedan plin da se kondenzira prije drugog, ali otkrili su da su najbolji rezultati postignuti kada su oba plina unesena i istovremeno im je omogućeno kondenziranje. Da budemo fer, ovo nije bio prvi put da su Anderson i njezini kolege otkrili kondenzirani led u CIRS podacima.
Na primjer, slična zapažanja izvršena su u blizini sjevernog pola 2005. godine, otprilike dvije godine nakon što je sjeverna polutka doživjela svoj zimski solsticij. U to su vrijeme ledeni oblaci otkriveni na mnogo nižoj nadmorskoj visini (ispod 150 km, ili 93 milje) i pokazali su kemijske otiske hidrogen cijanicida i kanoacetilena - jedne od složenijih organskih molekula u Titanovoj atmosferi.
Anderson, ta razlika između ove i najnovije detekcije hibridnog oblaka, svodi se na razlike u sezonskim varijacijama između sjevernog i južnog pola. Dok je sjeverni polarni oblak primijećen 2005. godine uočen oko dvije godine nakon sjevernog zimskog solsticija, južni oblak Anderson i njezin nedavno pregledani tim uočen je dvije godine prije južnog zimskog solsticija.
Ukratko, moguće je da je mješavina plinova bila malo različita u dva slučaja, i / ili da je sjeverni oblak imao priliku malo se zagrijati, čime je donekle promijenio svoj sastav. Kao što je Anderson objasnio, ova su zapažanja postala moguća zahvaljujući dugogodišnjim misijama Cassinija koje su provele oko Saturna:
„Jedna od Cassinijevih prednosti bila je ta što smo tijekom trinaestogodišnje misije mogli letjeti Titanom iznova i iznova kako bismo vidjeli vremenske promjene. To je veliki dio vrijednosti dugoročne misije. "
Svakako će biti potrebne dodatne studije kako bi se utvrdila struktura tih ledenih oblaka mješovitog sastava, a Anderson i njezin tim već imaju neke ideje kako će izgledati. Za svoj novac, istraživači očekuju da ti oblaci budu gnojni i neuredni, a ne dobro definirani kristali poput jednokemijskih oblaka.
U narednim godinama, NASA-ini znanstvenici zasigurno troše mnogo vremena i energije sortirajući sve podatke dobivene od Cassini tijekom svoje 13-godišnje misije. Tko zna što će još otkriti prije nego što iscrpi orbiterovu veliku zbirku podataka?
Buduće čitanje: NASA
