13 yıl 76 gün boyunca Cassini misyon Satürn, yörünge ve inişi ( Huygens sonda) Satürn ve uydu sistemleri hakkında çok şey anlattı. Bu özellikle Satürn'ün en büyük ayı ve Güneş Sistemi'ndeki en gizemli nesnelerden biri olan Titan için geçerlidir. Cassini’nin birçok flybysinin bir sonucu olarak, bilim adamları Titan’ın metan gölleri, azot bakımından zengin atmosferi ve yüzey özellikleri hakkında çok şey öğrendiler.
Buna rağmen Cassini 15 Eylül 2017'de Satürn'ün atmosferine daldı, bilim adamları ortaya çıkardığı şeyleri hala döküyorlar. Örneğin, misyonu sona ermeden önce, Cassini, Titan'ın güney kutbunun üstünde, zehirli, hibrit buz parçacıklarından oluşan garip bir bulutun görüntüsünü yakaladı. Bu keşif Titan'ın atmosferinde ve yüzeyinde oluşan karmaşık organik kimyanın bir göstergesidir.
Bu bulut çıplak gözle görülemediğinden, yalnızca Cassini'nin Kompozit Kızılötesi Spektrometresi (CIRS) sayesinde gözlemlenebilirdi. Bu enstrüman, bulutu Titan'ın troposferin metan yağmur bulutlarının çok üstünde, 160 ila 210 km (100 ila 130 mi) yükseklikte gördü. Ayrıca güney kutbunun yakınında 75 ° ila 85 ° güney enlemi arasında geniş bir alanı kapladı.
CIRS cihazı tarafından elde edilen kimyasal parmak izini kullanarak NASA araştırmacıları, bulutun kimyasal bileşimini yeniden yapılandırmak için laboratuvar deneyleri de yaptılar. Bu deneyler, bulutun hidrojen siyanür ve benzen organik moleküllerinden oluştuğunu belirledi. Bu iki kimyasalın birbiri üzerine katmanlanmak yerine buz parçacıkları oluşturmak üzere birlikte yoğunlaştığı görülmüştür.
Titan’ın atmosferini incelemek için son on yıldan fazla zaman harcayanlar için bu oldukça ilginç ve beklenmedik bir keşifti. NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi’nde CIRS ortak araştırmacısı Carrie Anderson’ın yakın tarihli bir NASA basın açıklamasında söylediği gibi:
“Bu bulut, Titan’ın atmosferinde yeni bir kimyasal buz formülünü temsil ediyor. İlginç olan, bu zararlı buzun güney kutbundaki zengin gaz karışımından birlikte yoğunlaşan iki molekülden oluşması. ”
Bu bulutun Titan’ın güney kutbu etrafındaki varlığı da ayın küresel dolaşım modellerinin bir başka örneğidir. Bu, yaz yaşayan yarımküreden kışın yarımküre deneyimi kışına gönderilen sıcak gaz akımlarını içerir. Mevsim değiştiğinde bu desen ters yönde, bu da kışın hangi direğin yaşandığı etrafında bulutların birikmesine yol açar.
Cassini yörüngesi 20o4'te Satürn'e ulaştığında, Titan’ın kuzey yarımküresi kış yaşıyordu - 2004'te başladı. Benzer şekilde, aynı fenomen Cassini’nin görevinin bitimine yakın güney kutbu çevresinde de gerçekleşiyordu.
Bu, yaklaşık yedi Dünya yılda bir gerçekleşen Titan'daki mevsimsel değişikliklerle tutarlıydı - Titan'da bir yıl yaklaşık 29.5 Dünya yılı sürer. Tipik olarak, Titan’ın atmosferinde oluşan bulutlar, farklı gaz türlerinin farklı irtifalarda buzlu bulutlara yoğunlaşacağı katmanlar halinde yapılandırılır. Hangileri yoğunlaşır, ne kadar buharın mevcut olduğuna ve yüzeye daha da yaklaşan sıcaklıklara bağlıdır.
Bununla birlikte, zaman zaman, bir dizi rakım üzerinde farklı bulut türleri oluşabilir veya diğer bulut türleri ile birlikte yoğunlaşabilir. Bu, güney kutbunun üzerinde bulunan büyük hidrojen siyanür ve benzen bulutuna geldiğinde kesinlikle böyle görünüyordu. Bu bulutun kanıtı, Temmuz ve Kasım 2015 arasında gerçekleşen CIRS cihazı ile yapılan üç Titan gözlem setinden elde edildi.
CIRS cihazı, kızılötesi ışığı bileşen renklerine ayırarak çalışır ve daha sonra kimyasal imzaların varlığını belirlemek için bu sinyallerin farklı dalga boylarındaki güçlerini ölçer. Daha önce, güney kutbu üzerinde hidrojen siyanür buz bulutlarının ve ayın stratosferindeki diğer toksik kimyasalların varlığını tanımlamak için kullanılıyordu.
Goddard'ın CIRS baş araştırmacısı F. Michael Flasar'ın dediği gibi:
“CIRS, bir atmosferde münferit gazların yaydığı ısı radyasyonunu seçerek uzaktan algılama yapan bir termometre ve kimyasal bir sonda gibi davranır. Ve enstrüman bir gezegenden veya aydan geçerken her şeyi uzaktan yapıyor. ”
Bununla birlikte, kimyasal “parmak izleri” için gözlem verilerini incelerken, Anderson ve meslektaşları buzlu bulutun spektral imzalarının herhangi bir kimyasalınkilerle eşleşmediğini fark ettiler. Bunu ele almak için ekip, Titan'ın stratosferindeki koşulları simüle eden bir odada gaz karışımlarının yoğunlaştırıldığı laboratuvar deneyleri yapmaya başladı.
Farklı kimyasal çiftlerini test ettikten sonra, sonunda CIRS tarafından gözlemlenen kızılötesi imzayla eşleşen bir kimyasal buldular. İlk başta, bir gazın diğerinden önce yoğunlaşmasına izin verdiler, ancak her iki gaz da verildiğinde ve aynı zamanda yoğunlaşmasına izin verildiğinde en iyi sonuçların elde edildiğini buldular. Adil olmak gerekirse, Anderson ve meslektaşları CIRS verilerinde yoğunlaştırılmış buz keşfetti.
Örneğin, kuzey yarımkürenin kış gündönümünden yaklaşık iki yıl sonra, 2005 yılında kuzey kutbunun yakınında benzer gözlemler yapıldı. O zaman, buzlu bulutlar çok daha düşük bir rakımda (150 km'nin altında veya 93 milin altında) tespit edildi ve Titan'ın atmosferindeki daha karmaşık organik moleküllerden biri olan hidrojen siyanidin ve caynoasetilenin kimyasal parmak izlerini gösterdi.
Anderson'a göre, bu ve en son hibrit bulut tespiti arasındaki bu fark, kuzey ve güney kutupları arasındaki mevsimsel değişimlerdeki farklılıklara düşüyor. 2005 yılında gözlemlenen kuzey kutup bulutu kuzey kış gündönümünden yaklaşık iki yıl sonra tespit edilirken, güney bulut Anderson ve ekibi yakın zamanda incelenen güney kış gündönümünden iki yıl önce tespit edildi.
Kısacası, iki durumda gaz karışımının biraz farklı olması ve / veya kuzey bulutunun hafifçe ısınma şansı bulması, böylece bileşimini bir şekilde değiştirmesi mümkündür. Anderson'ın açıkladığı gibi, bu gözlemler Cassini misyonunun Satürn'ün etrafında geçirdiği yıllar sayesinde mümkün oldu:
“Cassini'nin avantajlarından biri, on üç yıllık görev süresince zaman içinde değişiklikleri görmek için Titan'ı tekrar tekrar uçurabilmemizdi. Bu, uzun vadeli bir görevin değerinin büyük bir parçası. ”
Bu karışık kompozisyon bulutlarının yapısını belirlemek için kesinlikle ek çalışmalara ihtiyaç duyulacak ve Anderson ve ekibinin nasıl görünecekleri hakkında bazı fikirleri var. Paraları için, araştırmacılar bu bulutların tek kimyasal bulutlar gibi iyi tanımlanmış kristallerden ziyade topaklı ve düzensiz olmasını bekliyorlar.
Önümüzdeki yıllarda, NASA bilim adamları tarafından elde edilen tüm veriler aracılığıyla büyük miktarda zaman ve enerji ayırma konusunda eminiz. Cassini 13 yıllık görevi boyunca misyon. Yörüngenin geniş veri koleksiyonlarını tüketmeden önce başka ne tespit edeceklerini kim bilebilir?
Gelecek Okuma: NASA
