Ученые обнаружили, что этот гигантский полярный вихрь содержит замороженные частицы токсичного соединения цианистого водорода или HCN.«Открытие предполагает, что атмосфера южного полушария Титана охлаждается намного быстрее, чем мы ожидали», — сказал Ремко де Кок из Лейденской обсерватории и Нидерландского института космических исследований SRON, ведущий автор исследования, опубликованного сегодня в журнале Nature.
Титан — единственная луна в солнечной системе, которая скрыта плотной атмосферой. Как и наша родная планета Земля, Титан переживает времена года. Поскольку он совершает свой 29-летний оборот вокруг Солнца вместе с Сатурном, каждый сезон длится около семи земных лет.
Последнее изменение сезона произошло в 2009 году, когда зима сменилась весной в северном полушарии, а лето сменилось осенью в южном полушарии.В мае 2012 года, когда в южном полушарии Титана наступила осень, изображения с Кассини показали огромное кружащееся облако, несколько сотен миль в поперечнике, формирующееся над южным полюсом Титана. Этот полярный вихрь, похоже, является следствием смены сезона.Загадочная деталь в закрученном облаке — это его высота, около 200 миль (около 300 километров) над поверхностью Титана, где, по мнению ученых, температура была слишком высокой для образования облаков. «Мы действительно не ожидали увидеть такое массивное облако так высоко в атмосфере», — сказал де Кок.
Стремясь понять, что могло вызвать это загадочное облако, ученые погрузились в наблюдения Кассини и нашли важную подсказку в спектре солнечного света, отраженного атмосферой Титана.Спектр разделяет свет небесного тела на составляющие его цвета, выявляя сигнатуры присутствующих элементов и молекул. Спектрометр визуального и инфракрасного картографирования (VIMS) Cassini отображает распределение химических соединений в атмосфере Титана и на его поверхности.
«Свет, исходящий от полярного вихря, показал заметную разницу по сравнению с другими частями атмосферы Титана», — говорит де Кок. «Мы могли ясно видеть сигнатуру замороженных молекул HCN».В виде газа HCN присутствует в небольших количествах в богатой азотом атмосфере Титана. Обнаружение этих молекул в форме льда было неожиданным, поскольку HCN может конденсироваться с образованием замороженных частиц только в том случае, если температура атмосферы составляет минус 234 градуса по Фаренгейту (минус 148 градусов по Цельсию). Это примерно на 200 градусов по Фаренгейту (около 100 градусов по Цельсию) холоднее, чем предсказания текущих теоретических моделей верхних слоев атмосферы Титана.
Чтобы проверить, возможны ли такие низкие температуры на самом деле, команда изучила наблюдения составного инфракрасного спектрометра Кассини (CIRS), который измеряет температуру атмосферы на разных высотах. Эти данные показали, что южное полушарие Титана быстро остывает, что позволяет достичь температуры холода, необходимой для образования гигантского токсичного облака, наблюдаемого на южном полюсе.Атмосферная циркуляция притягивает большие массы газа к югу после смены сезона в 2009 году.
По мере того, как газ HCN становится там более концентрированным, его молекулы ярко светятся в инфракрасных длинах волн, охлаждая при этом окружающий воздух. Еще один фактор, способствующий этому похолоданию, — уменьшение воздействия солнечного света в южном полушарии Титана по мере приближения зимы.«Эти удивительные результаты, полученные с тела, времена года которого измеряются годами, а не месяцами, являются еще одним примером долговечности замечательного космического корабля Кассини и его инструментов», — сказал Эрл Мейз, руководитель проекта Кассини в Лаборатории реактивного движения НАСА в Пасадене, Калифорния. «Мы с нетерпением ждем дальнейших открытий по мере приближения летнего солнцестояния для системы Сатурна в 2017 году».Миссия Кассини-Гюйгенс — это совместный проект НАСА, Европейского космического агентства и Итальянского космического агентства.
JPL, подразделение Калифорнийского технологического института в Пасадене, руководит миссией Управления научных миссий НАСА в Вашингтоне. Команда VIMS базируется в Университете Аризоны в Тусоне. Команда CIRS базируется в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд.
Дополнительная информация о Cassini доступна на следующих сайтах: http://www.nasa.gov/cassini и http://saturn.jpl.nasa.gov.