Κατά τη διάρκεια των 13 ετών και 76 ημερών που το Κασίνι η αποστολή πέρασε γύρω από τον Κρόνο, τον τροχιά και τον εκφορτωτή του (το Χιούγκενς probe) αποκάλυψε πολλά για τον Κρόνο και τα συστήματα των φεγγαριών του. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για τον Τιτάνα, το μεγαλύτερο φεγγάρι του Κρόνου και ένα από τα πιο μυστηριώδη αντικείμενα στο Ηλιακό Σύστημα. Ως αποτέλεσμα των πολλών flybys του Cassini, οι επιστήμονες έμαθαν πολλά για τις λίμνες μεθανίου του Τιτάνα, την ατμόσφαιρα πλούσια σε άζωτο και τα χαρακτηριστικά της επιφάνειας.
Αν και Κασίνι βυθίστηκε στην ατμόσφαιρα του Κρόνου στις 15 Σεπτεμβρίου 2017, οι επιστήμονες εξακολουθούν να ρίχνουν τα πράγματα που αποκάλυψε. Για παράδειγμα, πριν τελειώσει η αποστολή του, ο Κασίνι κατέλαβε μια εικόνα ενός παράξενου σύννεφου που επιπλέει ψηλά πάνω από τον νότιο πόλο του Τιτάνα, ένα που αποτελείται από τοξικά, υβριδικά σωματίδια πάγου. Αυτή η ανακάλυψη είναι μια άλλη ένδειξη της σύνθετης οργανικής χημείας που συμβαίνει στην ατμόσφαιρα του Τιτάνα και στην επιφάνειά του.
Δεδομένου ότι αυτό το σύννεφο ήταν αόρατο με γυμνό μάτι, ήταν παρατηρήσιμο μόνο χάρη στο σύνθετο υπέρυθρο φασματόμετρο Cassini (CIRS). Αυτό το όργανο εντόπισε το σύννεφο σε υψόμετρο περίπου 160 έως 210 χλμ. (100 έως 130 μίλια), πολύ πάνω από τα σύννεφα βροχής μεθανίου της τροπόσφαιρας του Τιτάνα. Καλύπτει επίσης μια μεγάλη περιοχή κοντά στο νότιο πόλο, μεταξύ 75 ° και 85 ° νότιου γεωγραφικού πλάτους.
Χρησιμοποιώντας το χημικό δακτυλικό αποτύπωμα που αποκτήθηκε από το όργανο CIRS, οι ερευνητές της NASA πραγματοποίησαν επίσης εργαστηριακά πειράματα για την ανακατασκευή της χημικής σύνθεσης του νέφους. Αυτά τα πειράματα διαπίστωσαν ότι το νέφος συνίστατο από τα οργανικά μόρια υδροκυάνιο και βενζόλιο. Αυτές οι δύο χημικές ουσίες φάνηκαν να συμπυκνώνονται μαζί για να σχηματίσουν σωματίδια πάγου, αντί να στρώνονται το ένα πάνω στο άλλο.
Για όσους έχουν περάσει περισσότερο από την τελευταία δεκαετία μελετώντας την ατμόσφαιρα του Τιτάνα, αυτό ήταν ένα αρκετά ενδιαφέρον και απροσδόκητο εύρημα. Όπως είπε η Carrie Anderson, συν-ερευνητής του CIRS στο Goddard Space Flight Center της NASA, σε πρόσφατη δήλωση τύπου της NASA:
«Αυτό το νέφος αντιπροσωπεύει μια νέα χημική φόρμουλα πάγου στην ατμόσφαιρα του Τιτάνα. Το ενδιαφέρον είναι ότι αυτός ο επιβλαβής πάγος αποτελείται από δύο μόρια που συμπυκνώνονται μαζί από ένα πλούσιο μείγμα αερίων στο νότιο πόλο. "
Η παρουσία αυτού του νέφους γύρω από τον νότιο πόλο του Τιτάνα είναι επίσης ένα άλλο παράδειγμα των παγκόσμιων μοτίβων κυκλοφορίας του φεγγαριού. Αυτό περιλαμβάνει ρεύματα θερμών αερίων που αποστέλλονται από το ημισφαίριο που βιώνει το καλοκαίρι στο ημισφαίριο χειμώνα. Αυτό το μοτίβο αντιστρέφει την κατεύθυνση όταν αλλάζουν οι εποχές, γεγονός που οδηγεί σε συσσώρευση νεφών γύρω από όποιο πόλο βιώνει το χειμώνα.
Όταν ο τροχίσκος του Cassini έφτασε στον Κρόνο το 20o4, το βόρειο ημισφαίριο του Τιτάνα βίωσε το χειμώνα - που ξεκίνησε το 2004. Αυτό αποδεικνύεται από τη συσσώρευση σύννεφων γύρω από τον βόρειο πόλο του, το οποίο ο Cassini εντόπισε κατά την πρώτη του συνάντηση με το φεγγάρι αργότερα από το ίδιο έτος. Παρομοίως, τα ίδια φαινόμενα συνέβαιναν γύρω από το νότιο πόλο κοντά στο τέλος της αποστολής του Κασίνι.
Αυτό συνέβαινε με τις εποχιακές αλλαγές στον Τιτάνα, οι οποίες γίνονται περίπου κάθε επτά χρόνια στη Γη - ένα χρόνο στον Τιτάνα διαρκεί περίπου 29,5 χρόνια στη Γη. Συνήθως, τα σύννεφα που σχηματίζονται στην ατμόσφαιρα του Τιτάνα είναι δομημένα σε στρώματα, όπου διαφορετικοί τύποι αερίων θα συμπυκνωθούν σε παγωμένα σύννεφα σε διαφορετικά υψόμετρα. Ποια συμπύκνωση εξαρτάται από το πόσο υπάρχει ατμός και θερμοκρασίες - οι οποίες γίνονται σταθερά πιο κρύες πιο κοντά στην επιφάνεια.
Ωστόσο, κατά καιρούς, διαφορετικοί τύποι νεφών μπορούν να σχηματιστούν σε ένα εύρος υψομέτρων ή να συμπυκνωθούν με άλλους τύπους νεφών. Αυτό σίγουρα φαίνεται να συμβαίνει όταν πρόκειται για το μεγάλο νέφος υδροκυανίου και βενζολίου που εντοπίστηκε πάνω από το νότιο πόλο. Τα στοιχεία αυτού του νέφους προήλθαν από τρία σύνολα παρατηρήσεων του Τιτάνα που έγιναν με το όργανο CIRS, το οποίο πραγματοποιήθηκε μεταξύ Ιουλίου και Νοεμβρίου του 2015.
Το όργανο CIRS λειτουργεί διαχωρίζοντας το υπέρυθρο φως στα συστατικά του χρώματα και, στη συνέχεια, μετρά τις δυνάμεις αυτών των σημάτων στα διαφορετικά μήκη κύματος για να προσδιορίσει την παρουσία χημικών υπογραφών. Προηγουμένως, χρησιμοποιήθηκε για τον εντοπισμό της παρουσίας σύννεφων πάγου υδροκυανίου στον νότιο πόλο, καθώς και άλλων τοξικών χημικών στη στρατόσφαιρα του φεγγαριού.
Όπως δήλωσε ο F. Michael Flasar, ο κύριος ερευνητής του CIRS στο Goddard:
«Το CIRS δρα ως θερμόμετρο τηλεπισκόπησης και ως χημικός ανιχνευτής, επιλέγοντας τη θερμική ακτινοβολία που εκπέμπεται από μεμονωμένα αέρια στην ατμόσφαιρα. Και το όργανο τα κάνει όλα από απόσταση, ενώ περνάει από έναν πλανήτη ή ένα φεγγάρι. "
Ωστόσο, κατά την εξέταση των δεδομένων παρατήρησης για χημικά «δακτυλικά αποτυπώματα», η Άντερσον και οι συνεργάτες της παρατήρησαν ότι οι φασματικές υπογραφές του παγωμένου σύννεφου δεν ταιριάζουν με αυτές των μεμονωμένων χημικών. Για να το αντιμετωπίσει αυτό, η ομάδα άρχισε να διεξάγει εργαστηριακά πειράματα όπου μίγματα αερίων συμπυκνώθηκαν σε θάλαμο που προσομοιώνει συνθήκες στη στρατόσφαιρα του Τιτάνα.
Αφού δοκίμασαν διαφορετικά ζεύγη χημικών, βρήκαν τελικά ένα που ταιριάζει με την υπέρυθρη υπογραφή που παρατηρείται από το CIRS. Αρχικά, προσπάθησαν να αφήσουν το ένα αέριο να συμπυκνωθεί πριν από το άλλο, αλλά διαπίστωσαν ότι τα καλύτερα αποτελέσματα επιτεύχθηκαν όταν εισήχθησαν και τα δύο αέρια και αφέθηκαν να συμπυκνωθούν ταυτόχρονα. Για να είμαστε δίκαιοι, δεν ήταν η πρώτη φορά που η Άντερσον και οι συνάδελφοί της ανακάλυψαν συμπυκνωμένο πάγο σε δεδομένα CIRS.
Για παράδειγμα, παρόμοιες παρατηρήσεις έγιναν κοντά στο βόρειο πόλο το 2005, περίπου δύο χρόνια μετά το βορειότερο ημισφαίριο του χειμώνα. Εκείνη την εποχή, τα παγωμένα σύννεφα εντοπίστηκαν σε πολύ χαμηλότερο υψόμετρο (κάτω από 150 χλμ. Ή 93 μίλια) και έδειξαν χημικά δακτυλικά αποτυπώματα υδροκυανιοκτόνου και καινοακετυλενίου - ένα από τα πιο σύνθετα οργανικά μόρια στην ατμόσφαιρα του Τιτάνα.
Αυτή η διαφορά μεταξύ αυτού και της τελευταίας ανίχνευσης ενός υβριδικού νέφους, σύμφωνα με τον Άντερσον, οφείλεται σε διαφορές σε εποχιακές διακυμάνσεις μεταξύ του Βορρά και του Νότου. Ενώ το βόρειο πολικό νέφος που παρατηρήθηκε το 2005 εντοπίστηκε περίπου δύο χρόνια μετά το βόρειο χειμερινό ηλιοστάσιο, το νότιο νέφος Άντερσον και η ομάδα της που εξετάστηκε πρόσφατα εντοπίστηκε δύο χρόνια πριν από το νότιο χειμερινό ηλιοστάσιο.
Εν ολίγοις, είναι πιθανό ότι το μείγμα των αερίων ήταν ελαφρώς διαφορετικό στις δύο περιπτώσεις, και / ή ότι το βόρειο νέφος είχε την ευκαιρία να θερμανθεί ελαφρώς, μεταβάλλοντας έτσι τη σύνθεσή του κάπως. Όπως εξήγησε ο Άντερσον, αυτές οι παρατηρήσεις έγιναν δυνατές χάρη στα πολλά χρόνια που πέρασε η αποστολή Cassini γύρω από τον Κρόνο:
«Ένα από τα πλεονεκτήματα του Cassini ήταν ότι μπορέσαμε να πετάξουμε τον Titan ξανά και ξανά κατά τη διάρκεια της δεκατριών ετών αποστολής για να δούμε αλλαγές με την πάροδο του χρόνου. Αυτό είναι μεγάλο μέρος της αξίας μιας μακροπρόθεσμης αποστολής. "
Σίγουρα θα χρειαστούν πρόσθετες μελέτες για να προσδιοριστεί η δομή αυτών των παγωμένων νεφών μικτής σύνθεσης και η Άντερσον και η ομάδα της έχουν ήδη κάποιες ιδέες για το πώς θα φαίνονται. Για τα χρήματά τους, οι ερευνητές αναμένουν ότι αυτά τα σύννεφα θα είναι άμορφα και άτακτα, αντί για σαφώς καθορισμένους κρυστάλλους, όπως τα μονοχημικά σύννεφα.
Τα επόμενα χρόνια, οι επιστήμονες της NASA είναι βέβαιο ότι θα ξοδεύουν πολύ χρόνο και ενέργεια διαλέγοντας όλα τα δεδομένα που θα Κασίνι αποστολή κατά τη διάρκεια της 13ετούς αποστολής της. Ποιος ξέρει τι άλλο θα ανιχνεύσει πριν εξαντλήσει τις τεράστιες συλλογές δεδομένων του τροχιά;
Μελλοντική ανάγνωση: NASA
