Lodowe chmury i zima na południowej półkuli Tytana

Lodowe chmury na południowym biegunie Tytana
Nowe obserwacje okolic południowego bieguna Tytana wykonane przez sondę Cassini wskazują, że wyraźnie zbliża się zima na tym księżycu Saturna.

Naukowcy odkryli potężną nową chmurę zamrożonych związków chemicznych w niskiej i średniej warstwie stratosfery - stabilnym obszarze atmosfery znajdującym się powyżej troposfery czyli warstwy charakteryzującej się aktywnymi warunkami pogodowymi.

Kamery sondy Cassini zarejestrowały już imponującą chmurę unoszącą się nad południowym biegunem Tytana na wysokości około 300 km. Niemniej jednak, ta chmura zaobserwowana po raz pierwszy w 2012 roku okazała się tylko wierzchołkiem góry lodowej. Dużo masywniejszy lodowy układ chmur został teraz odkryty w niższej warstwie stratosfery. Ta warstwa sięga wysokością na 200 km nad powierzchnię Tytana.

Nowa chmura została odkryta za pomocą instrumentu rejestrującego promieniowanie w zakresie podczerwonym - Composite Infrared Spectrometer (CIRS) - który uzyskuje profile atmosfery w niewidocznym dla ludzkiego oka paśmie termicznym. Obłok charakteryzuje się niską gęstością podobną do ziemskiej mgły.

Przez ostatnie kilka lat sonda Cassini rejestrowała powolną zmianę jesieni w zimę na południowym biegunie Tytana - to pierwszy raz, kiedy jakiejkolwiek sondzie udało się zarejestrować początek zimy na tym księżycu. Z uwagi na fakt, że każda pora roku na Tytanie trwa ok. 7,5 ziemskiego roku, biegun południowy będzie wciąż spowity zimowym mrozem gdy sonda Cassini zakończy swoją misję w 2017 roku.

"Gdy analizowaliśmy dane w zakresie podczerwonym, ta lodowa chmura wyróżniała się jak nic co wcześniej udało nam się zaobserwować," powiedziała Carrie Anderson z NASA Goddard Space Flight Center (Greenbelt, Maryland).

Anderson zaprezentowała wyniki swoich prac wczoraj (11.11) podczas dorocznego spotkania Oddziału Nauk Planetarnych Amerykańskiego Towarzystwa Astronomicznego, które aktualnie odbywa się w National Harbor w stanie Maryland.

Chmury lodowe na biegunie Tytana nie powstają w ten sam sposób co chmury deszczowe na Ziemi. W przypadku chmur deszczowych woda odparowuje z powierzchni i napotyka na niższe temperatury unosząc się co raz wyżej w troposferze. Chmury powstają gdy para wodna osiąga wysokość gdzie połączenie temperatury i ciśnienia powietrza powoduje kondensację. W ten sam sposób powstają chmury metanowe w troposferze Tytana.

Jednak chmury w okolicach bieguna Tytana powstają w wyższych warstwach atmosfery i w inny sposób. Cyrkulacja w atmosferze przenosi gazy z bieguna znajdującego się na cieplejszej półkuli do bieguna na chłodniejszej półkuli. Na zimnym biegunie ciepłe powietrze opada ku powierzchni.

Opadające gazy - połączenie gęstych węglowodorów oraz nitryli - związki oparte na azocie - napotykają na co raz chłodniejsze temperatury. Różne gazy ulegają kondensacji przy różnych temperaturach, co odpowiada za warstwowość chmur na różnych wysokościach.

Sonda Cassini dotarła do Saturna w 2004 roku - w połowie zimy na północnym biegunie Tytana. Gdy rozpoczęła się tam wiosna lodowe chmury zaczęły znikać. W międzyczasie nowe chmury zaczęły powstawać na biegunie południowym. Nawarstwienie chmur na południu wskazuje na zmianę kierunku cyrkulacji powietrza na Tytanie.

Rozmiar, wysokość i skład biegunowych chmur lodowych pozwala naukowcom zrozumieć naturę i skalę zimy na Tytanie. Z chmury lodowej odkrytej wcześniej przez kamery sondy Cassini naukowcy wywnioskowali, że temperatury na biegunie południowym muszą spadać do -150 stopni Celsjusza.

Nowa chmura natomiast została odkryta w niższych warstwach stratosfery gdzie temperatury są nawet niższe.

"Możliwość obserwowania wczesnych etapów zimy na Tytanie jest bardzo ekscytująca," mówi Robert Samuelson, badacz współpracujący z Anderson. "Wszystko co widzimy na południowym biegunie wskazuje na to, że początek południowej zimy jest dużo chłodniejszy niż późne etapy zimy na biegunie północnym."

Misja Cassini-Huygens jest efektem współpracy NASA, ESA oraz Włoskiej Agencji Kosmicznej.

Więcej informacji:


Źródło: JPL/NASA