Кредит за изображение: Keck
Когато космическият апарат Касини-Хюйгенс наближава юлска среща със Сатурн и неговата луна Титан, екип от Калифорнийския университет в Бъркли, астрономите са разработили подробен поглед върху лунния облачен покрив и какво ще види сондата Хюйгенс, докато се гмурка през атмосферата на Титан да кацне на повърхността.
Астрономът Имке де Патер и нейните колеги от Обединеното кралство Беркли използваха адаптивна оптика на телескопа Кек на Хаваите, за да представят въглеводородната мараня, която обгръща луната, като прави снимки на различни височини от 150-200 километра надолу. Те сглобиха снимките във филм, който показва какво ще срещне Хюйгенс, когато се спусне на повърхността през януари 2005 г., шест месеца след като космическият апарат Касини влезе в орбита около Сатурн.
„Преди можехме да видим всеки компонент на маранята, но не знаехме къде точно се намира в стратосферата или тропосферата. Това са първите подробни снимки на разпределението на маранята с надморска височина ", каза атмосферният химик Мате Адамкович, аспирант в Химическия колеж на UC Berkeley. "Това е разликата между рентгенография на атмосферата и ЯМР."
„Това показва какво може да се направи с новите инструменти на телескопа Keck“, добави де Патер, като се позовава на близкия инфрачервен спектрометър (NIRSPEC), монтиран с адаптивната оптична система. "Това е първият път, когато е направен филм, който може да ни помогне да разберем метеорологията на Титан."
Адамковикс и де Патер отбелязват, че дори след като Касини достига Сатурн тази година, наземните наблюдения могат да дадат важна информация за това как атмосферата на Титан се променя с времето и как циркулацията се свързва с атмосферната химия, за да създава аерозоли в атмосферата на Титан. Това ще стане още по-лесно през следващата година, когато OSIRIS (OH-потискащ инфрачервен спектрограф за изображения) идва онлайн в телескопите Keck, каза де Патер. OSIRIS е близък инфрачервен спектрален полев спектрограф, създаден за адаптивната оптика на системата на Кек, който може да вземе проба малък правоъгълен пластир на небето, за разлика от NIRSPEC, който изважда прорез и трябва да сканира парче небе.
Де Патер ще представи резултатите и филма в четвъртък, 15 април, на международна конференция в Холандия по повод 375-ия рожден ден на холандския учен Кристиан Хюйгенс. Хюйгенс е първият „научен ръководител“ на Академията Франсис и откривателят на Титан, най-голямата луна на Сатурн през 1655 г. Четиридневната конференция, която започна 13 април, се провежда в Европейския център за космически и технологични технологии. в Noordwijk.
Мисията Касини-Хюйгенс е международно сътрудничество между три космически агенции - Националната администрация по аеронавтика и космическо пространство, Европейската космическа агенция и Италианската космическа агенция - с участието на 17 държави. Изстрелян е от космическия център на Кенеди на 15 октомври 1997 г. Космическият кораб ще пристигне в Сатурн през юли, като орбитарят Касини се очаква да изпрати обратно данни за планетата и нейните луни поне за четири години. Орбитърът също така ще препредаде данни от сондата Хюйгенс, докато се потопи в атмосферата на Титан и след като кацне на повърхността следващата година.
Това, което прави Титан толкова интересен, е приличната му прилика с млада Земя, епоха, когато животът вероятно е възникнал и преди кислородът да промени химията на нашата планета. Атмосферите както на Титан, така и на ранната Земя бяха доминирани от почти същото количество азот.
В атмосферата на Титан има значително количество метан, който химически се променя от ултравиолетова светлина в горната атмосфера или стратосфера, за да образува дълговерижни въглеводороди, които се кондензират в частици, които създават плътна мъгла. Тези въглеводороди, които биха могли да бъдат като нефт или бензин, в крайна сметка се установяват на повърхността. Радарните наблюдения показват плоски участъци на лунната повърхност, които могат да бъдат басейни или езера от пропан или бутан, каза Адамковикс.
Астрономите са успели да пробият въглеводородната мараня, за да разгледат повърхността, използвайки наземни телескопи с адаптивна оптика или спелетна интерферометрия, и с космическия телескоп Хъбъл, винаги с филтри, които позволяват на телескопите да виждат през „прозорците“ в маранята, където метан не абсорбира.
Представянето на самата мъгла не беше толкова лесно, преди всичко защото хората трябваше да наблюдават с различна дължина на вълната, за да я видят на определена височина.
„Досега това, което знаехме за разпространението на мъгла, идваше от отделни групи, използвайки различни техники, различни филтри“, каза Адамкович. "Ние постигаме всичко това в един ход: 3-D разпределението на маранята на Титан, колко на всяко място на планетата и колко високо в атмосферата, в едно наблюдение."
Инструментът NIRSPEC на телескопа Keck измерва интензивността на лента с близо инфрачервени дължини на вълната наведнъж, докато сканира около 10 резена по повърхността на Titan. Тази техника позволява реконструкция на мъгла спрямо надморска височина, тъй като специфичните дължини на вълната трябва да идват от определени височини или те изобщо не биха били видими поради абсорбция.
Филмът Adamkovics и de Pater, взети заедно, показва разпределение на мараня, подобно на наблюдаваното преди, но по-пълно и сглобено по по-удобен за потребителите начин. Например мъглата в атмосферата над Южния полюс е много очевидна, на височина между 30 и 50 километра. Известно е, че тази мъгла се формира сезонно и се разсейва през "годината" на Титан, което е около 29 1/2 земни години.
Стратосферната мъгла на около 150 километра се вижда на голяма площ в северното полукълбо, но не и в южното полукълбо, асиметрия, наблюдавана преди.
В тропопаузата на южното полукълбо, границата между долната атмосфера и стратосферата на около 42 километра надморска височина, видимо е мъгла, подобна на мъглата на Земята.
Наблюденията са направени на 19, 20 и 22 февруари 2001 г. от де Патер и колегата му Хенри Г. Ро от Калифорнийския технологичен институт и анализирани от Адамковикс, използвайки модели, направени от Кейтлин А. Грифит от Университета в Аризона, с съавтор на ДГ Гибард от Националната лаборатория на Лорънс Ливърмор.
Работата беше спонсорирана отчасти от Националната научна фондация и Технологичния център за адаптивна оптика.
Оригинален източник: UC Berkeley News Release
