Новые наблюдения Кассини вблизи южного полюса Титана показывают, что на этом спутнике Сатурна явно приближается зима.
Ученые обнаружили новое мощное облако замороженных химических веществ в нижних и средних слоях стратосферы — стабильной области атмосферы над тропосферой, слое, характеризующемся активными погодными условиями.
Камеры «Кассини» уже зафиксировали впечатляющее облако, парящее над южным полюсом Титана на высоте около 300 км. Тем не менее, это облако, впервые наблюдавшееся в 2012 году, оказалось лишь верхушкой айсберга. В нижних слоях стратосферы обнаружена гораздо более массивная система ледяных облаков. Этот слой находится на высоте 200 км над поверхностью Титана.
Новое облако было обнаружено с помощью прибора для регистрации инфракрасного излучения — составного инфракрасного спектрометра (CIRS), который получает профили атмосферы в тепловом диапазоне, невидимом для человеческого глаза. Облако имеет низкую плотность, похожую на земной туман.
За последние несколько лет «Кассини» зарегистрировал медленный переход от осени к зиме на южном полюсе Титана — впервые какой-либо зонд зафиксировал начало зимы на этой луне. Из-за того, что каждый сезон на Титане длится около 7,5 земных лет, Южный полюс все еще будет окутан зимними морозами, когда космический аппарат «Кассини» завершит свою миссию в 2017 году.
«Когда мы проанализировали инфракрасные данные, это ледяное облако выделялось так, как ничего подобного мы не видели раньше», — сказала Кэрри Андерсон из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА (Гринбелт, Мэриленд).
Андерсон представила свою работу вчера (11 ноября) на ежегодном собрании Отделения планетарных наук Американского астрономического общества, которое в настоящее время проводится в Нэшнл-Харборе, штат Мэриленд.
Ледяные облака на полюсе Титана формируются не так, как дождевые облака на Земле. В случае дождевых облаков вода испаряется с поверхности и сталкивается с более низкими температурами, поднимаясь все выше и выше в тропосфере. Облака образуются, когда водяной пар достигает высоты, где сочетание температуры и давления воздуха вызывает конденсацию. Таким же образом в тропосфере Титана образуются метановые облака.
Однако облака вблизи полюса Титана формируются в верхних слоях атмосферы и по-другому. Циркуляция в атмосфере переносит газы от полюса более теплого полушария к полюсу более холодного полушария. На полюсе холода теплый воздух падает на поверхность.
Падающие газы — комбинация плотных углеводородов и нитрилов — соединений на основе азота — сталкиваются со все более низкими температурами. Разные газы конденсируются при разных температурах, что объясняет слоистость облаков на разной высоте.
Кассини достиг Сатурна в 2004 году — в середине зимы на северном полюсе Титана. Когда там началась весна, ледяные тучи стали исчезать. Тем временем на Южном полюсе начали формироваться новые облака. Скопление облаков к югу указывает на изменение направления циркуляции воздуха на Титане.
Размер, высота и состав полярных ледяных облаков позволяют ученым понять природу и масштабы зимы на Титане. Из ледяного облака, ранее обнаруженного камерами Кассини, ученые сделали вывод, что температура на Южном полюсе должна упасть до -150 градусов по Цельсию.
С другой стороны, новое облако было обнаружено в нижних слоях стратосферы, где температура еще ниже.
«Очень интересно наблюдать за ранней стадией зимы на Титане», — сказал Роберт Самуэльсон, исследователь, работающий с Андерсоном. «Все, что мы можем увидеть на Южном полюсе, показывает, что начало южной зимы намного холоднее, чем поздняя стадия зимы на Северном полюсе».
Миссия Кассини-Гюйгенс является результатом сотрудничества НАСА, ЕКА и Итальянского космического агентства.