През 13 години и 76 дни, които Касини мисия, прекарана около Сатурн, орбитата и нейното кацане (The Хюйгенс сонда) разкри много за Сатурн и неговите системи от луни. Това важи особено за Титан, най-голямата луна на Сатурн и един от най-мистериозните обекти в Слънчевата система. В резултат на многото мухоловки на Касини учените научиха много за метановите езера на Титан, богатата на азот атмосфера и особеностите на повърхността.
Въпреки че Касини потопен в атмосферата на Сатурн на 15 септември 2017 г., учените все още заливат нещата, които разкри. Например, преди да приключи с мисията си, Касини засне изображение на странен облак, плуващ високо над южния полюс на Титан, който е съставен от токсични, хибридни ледени частици. Това откритие е още едно показание за сложната органична химия, възникваща в атмосферата на Титан и на нейната повърхност.
Тъй като този облак беше невидим с просто око, той беше наблюдаван само благодарение на Композитния инфрачервен спектрометър на Cassini (CIRS). Този инструмент забеляза облака на надморска височина от 160 до 210 км (100 до 130 мили), далеч над метановите дъждовни облаци от тропосферата на Титан. Той също обхваща голяма площ близо до южния полюс, между 75 ° и 85 ° южна ширина.
Използвайки химическия отпечатък, получен от инструмента CIRS, изследователите на НАСА проведоха също лабораторни експерименти за реконструкция на химичния състав на облака. Тези експерименти определят, че облакът е съставен от органичните молекули водороден цианид и бензен. Тези два химикала изглежда са се кондензирали заедно и образуват ледени частици, вместо да са слоени един върху друг.
За тези, които прекараха повече от последното десетилетие в изучаване на атмосферата на Титан, това беше доста интересна и неочаквана находка. Както Кари Андерсън, сътрудник на CIRS в Центъра за космически полети на Годард на НАСА, заяви в неотдавнашно изявление на НАСА:
„Този облак представлява нова химическа формула от лед в атмосферата на Титан. Интересното е, че този вреден лед е направен от две молекули, които се кондензират заедно от богата смес от газове на южния полюс. "
Наличието на този облак около южния полюс на Титан също е друг пример за световните схеми на циркулация на Луната. Това включва потоци от топли газове, изпращани от полукълбото, което преживява лятото, към полукълбото. Тази обратна посока на образец, когато сезоните се променят, което води до натрупване на облаци около който и да е полюс, който преживява зима.
Когато орбитарят Касини пристигна в Сатурн през 20o4, северното полукълбо на Титан преживява зима - започнала през 2004 г. Това се доказва от натрупването на облаци около северния му полюс, които Касини забелязва по време на първата си среща с Луната по-късно същата година. По същия начин същите явления се случваха около южния полюс близо до края на мисията на Касини.
Това беше в съответствие със сезонните промени на Титан, които се извършват приблизително на всеки седем земни години - една година на Титан трае около 29,5 земни години. Обикновено облаците, които се образуват в атмосферата на Титан, са структурирани на пластове, където различни видове газ ще се кондензират в ледени облаци на различна височина. Кои от тях се кондензират, зависи от това колко пари има и температури - които стават все по-студени по-близо до повърхността.
Въпреки това, понякога различни видове облаци могат да се образуват на различна височина или да се кондензират с други видове облаци. Това със сигурност се оказа случаят, когато се стигна до големия облак от цианид и бензол, който беше забелязан над южния полюс. Доказателствата за този облак са получени от три групи наблюдения на Титан, направени с инструмента CIRS, които се проведоха между юли и ноември 2015 г.
Инструментът CIRS работи, като разделя инфрачервената светлина в съставните й цветове и след това измерва силите на тези сигнали при различните дължини на вълната, за да определи наличието на химически сигнали. Преди това той е използван за идентифициране на присъствието на ледени облаци от циановоден лед над южния полюс, както и други токсични химикали в лутосферата на луната.
Както казва Ф. Майкъл Фласар, главният изследовател на CIRS в Годард:
„CIRS действа като дистанционно-термометър и като химическа сонда, като извежда топлинното излъчване, отделяно от отделните газове в атмосферата. И инструментът прави всичко това от разстояние, докато минава покрай планета или луна. "
Въпреки това, при изследване на данните от наблюдението за химически „пръстови отпечатъци“, Андерсън и нейните колеги забелязват, че спектралните сигнатури на ледения облак не съвпадат с тези на всеки отделен химикал. За да се справи с това, екипът започва да провежда лабораторни експерименти, при които смеси от газове се кондензират в камера, симулираща условията в стратосферата на Титан.
След тестване на различни двойки химикали, те най-накрая откриха един, който съответства на инфрачервения подпис, наблюдаван от CIRS. Отначало те се опитаха да пуснат един газ да се кондензира преди другия, но установиха, че най-добрите резултати са получени, когато и двата газа са въведени и се оставят да се кондензират едновременно. За да бъдем справедливи, това не е първият път, когато Андерсън и нейните колеги са открили кондензиран лед в данните на CIRS.
Например, подобни наблюдения са направени близо до северния полюс през 2005 г., около две години след като северното полукълбо изживява своето зимно слънцестоене. По това време ледените облаци бяха засечени на много по-малка надморска височина (под 150 км или 93 мили) и показаха химически отпечатъци на цианоцид на водород и кайноацетилен - една от по-сложните органични молекули в атмосферата на Титан.
Според Андерсън тази разлика между това и последното откриване на хибриден облак се свежда до разликите в сезонните разлики между северния и южния полюс. Докато северният полярен облак, наблюдаван през 2005 г., е забелязан около две години след северното зимно слънцестоене, южният облак Андерсън и нейният екип наскоро е бил забелязан две години преди южното зимно слънцестоене.
Накратко, възможно е сместа на газовете да е била малко по-различна в двата случая, и / или че северният облак е имал шанс да се затопли леко, като по този начин е променил донякъде неговия състав. Както Андерсън обясни, тези наблюдения станаха възможни благодарение на дългите години, които мисията Касини прекара около Сатурн:
„Едно от предимствата на Касини беше, че успяхме да прелетим Титан отново и отново в хода на тринадесетгодишната мисия, за да видим промени във времето. Това е голяма част от стойността на дългосрочната мисия. "
Със сигурност ще са необходими допълнителни проучвания, за да се определи структурата на тези ледени облаци със смесен състав, а Андерсън и нейният екип вече имат някои идеи как биха изглеждали. За парите си изследователите очакват тези облаци да са на бучки и безредни, а не добре дефинирани кристали като еднохимичните облаци.
В следващите години учените от НАСА със сигурност ще отделят много време и енергия за сортиране на всички данни, получени от Касини мисия в хода на своята 13-годишна мисия. Кой знае какво още ще открият, преди да са изчерпали огромните колекции от данни на орбитата?
Бъдещо четене: НАСА
