Ψευδείς χρωματικές εικόνες του Τιτάνα που λήφθηκαν από το Cassini-Huygens Visual Infrared Mapping Spectrometer. Πιστωτική εικόνα: Κάντε κλικ για μεγέθυνση
Χρησιμοποιώντας πρόσφατες παρατηρήσεις Cassini, Huygens και Earth-based, οι επιστήμονες μπόρεσαν να δημιουργήσουν ένα μοντέλο υπολογιστή που εξηγεί τον σχηματισμό διαφόρων τύπων σύννεφων αιθανίου και μεθανίου στον Τιτάνα.
Σύννεφα έχουν παρατηρηθεί πρόσφατα στον Τιτάνα, το μεγαλύτερο φεγγάρι του Κρόνου, μέσα από την πυκνή ομίχλη, χρησιμοποιώντας φασματοσκοπία σχεδόν υπέρυθρων ακτίνων και εικόνες του νότιου πόλου και εύκρατες περιοχές κοντά στο 40; Νότος. Πρόσφατες παρατηρήσεις από τηλεσκόπια με βάση τη Γη και το διαστημικό σκάφος NASA / ESA / ASI Cassini παρέχουν τώρα μια εικόνα για την κλιματολογία του νέφους.
Μια ευρωπαϊκή ομάδα, με επικεφαλής τον Pascal Rannou της Υπηρεσίας d? Aeronomie, IPSL Universite de Versailles-St-Quentin, Γαλλία, ανέπτυξε ένα μοντέλο γενικής κυκλοφορίας που συνδυάζει τη δυναμική, την ομίχλη και τη φυσική του cloud για να μελετήσουμε το κλίμα του Τιτάνα και μας επιτρέπει να καταλάβουμε πώς παράγονται τα κύρια χαρακτηριστικά cloud που παρατηρούνται.
Αυτό το κλιματικό μοντέλο επιτρέπει επίσης στους επιστήμονες να προβλέψουν την κατανομή των νεφών για ολόκληρο το έτος Τιτάνα (30 επίγεια έτη), και ειδικά τα επόμενα χρόνια των παρατηρήσεων του Cassini.
Οι αποστολές του Voyager στις αρχές της δεκαετίας του 1980 έδωσαν τις πρώτες ενδείξεις συμπυκνωμάτων σύννεφων στον Τιτάνα. Λόγω των ψυχρών θερμοκρασιών στην ατμόσφαιρα του φεγγαριού (tropopause), υποτίθεται ότι οι περισσότερες από τις οργανικές χημικές ουσίες που σχηματίστηκαν στην ανώτερη ατμόσφαιρα από τη φωτοχημεία θα συμπυκνώθηκαν σε σύννεφα ενώ βυθίζονταν. Το μεθάνιο θα συμπυκνώθηκε επίσης σε μεγάλα υψόμετρα, πιστεύεται ότι μεταφέρθηκε από την επιφάνεια.
Έκτοτε, δημιουργήθηκαν αρκετά μονοδιάστατα μοντέλα της ατμόσφαιρας του Τιτάνα, συμπεριλαμβανομένων εξελιγμένων μοντέλων μικροφυσικής για την πρόβλεψη του σχηματισμού σταγόνων αιθανίου και μεθανίου. Ομοίως, ο κύκλος μεθανίου είχε μελετηθεί χωριστά σε ένα μοντέλο κυκλοφορίας, αλλά χωρίς μικροφυσική νέφους.
Αυτές οι μελέτες γενικά διαπίστωσαν ότι τα σύννεφα μεθανίου θα μπορούσαν να ενεργοποιηθούν όταν τα δέματα αέρα κρυώνονταν ενώ κινούνται προς τα πάνω ή από τον ισημερινό στον πόλο. Ωστόσο, αυτά τα μοντέλα δεν κατάλαβαν τις λεπτές λεπτομέρειες των κύκλων μεθανίου και αιθανίου.
Αυτό που έχει κάνει η ομάδα του Rannou είναι να συνδυάσει ένα μικροφυσικό μοντέλο cloud σε ένα μοντέλο γενικής κυκλοφορίας. Η ομάδα μπορεί τώρα να εντοπίσει και να εξηγήσει τον σχηματισμό διαφόρων τύπων νεφών αιθανίου και μεθανίου, συμπεριλαμβανομένων των νότιων πολικών και σποραδικών νεφών στις εύκρατες περιοχές, ειδικά σε 40; S στο καλοκαιρινό ημισφαίριο.
Οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι οι προβλεπόμενες φυσικές ιδιότητες των νεφών στο μοντέλο τους ταιριάζουν καλά με τις πρόσφατες παρατηρήσεις. Σύννεφα μεθανίου που έχουν παρατηρηθεί μέχρι σήμερα εμφανίζονται σε τοποθεσίες όπου προβλέπονται ανερχόμενες κινήσεις αέρα στο μοντέλο τους.
Το παρατηρούμενο νότιο πολικό νέφος εμφανίζεται στην κορυφή ενός συγκεκριμένου «κελιού Hadley», ή μάζας κάθετα κυκλοφορούμενου αέρα, ακριβώς όπου προβλέπεται στον νότιο πόλο σε υψόμετρο περίπου 20-30 χιλιομέτρων.
Η επαναλαμβανόμενη μεγάλη ζώνη (διαμήκης κατεύθυνση) σύννεφα στα 40; Το S και τα γραμμικά και διακριτά σύννεφα που εμφανίζονται στα χαμηλότερα γεωγραφικά πλάτη συσχετίζονται επίσης με το ανερχόμενο μέρος παρόμοιου κυττάρου κυκλοφορίας στην τροπόσφαιρα, ενώ μικρότερα σύννεφα σε χαμηλά γεωγραφικά πλάτη, παρόμοια με τα γραμμικά και διακριτά σύννεφα που έχουν ήδη παρατηρηθεί από τον Cassini παράγονται μάλλον από διαδικασίες ανάμειξης.
«Τα σύννεφα στο μοντέλο κυκλοφορίας μας είναι απαραίτητα απλοποιημένα σε σχέση με τα πραγματικά σύννεφα, ωστόσο τα κύρια χαρακτηριστικά cloud που προβλέπονται βρίσκουν ένα αντίστοιχο στην πραγματικότητα.
«Κατά συνέπεια, το μοντέλο μας παράγει σύννεφα σε μέρη όπου τα σύννεφα παρατηρούνται στην πραγματικότητα, αλλά προβλέπει επίσης σύννεφα που δεν έχουν παρατηρηθεί ή όχι ακόμη», δήλωσε ο Pascal Rannou.
Το μοτίβο σύννεφων του Τιτάνα φαίνεται να είναι παρόμοιο με αυτό των κύριων σχεδίων σύννεφων στη Γη και τον Άρη. Τα αινιγματικά σύννεφα στα 40; Τα S παράγονται από τον ανερχόμενο κλάδο ενός κυττάρου Hadley, ακριβώς όπως τα τροπικά σύννεφα βρίσκονται στη Ζώνη Διατροπικής Σύγκλισης (ITCZ), όπως στη Γη και τον Άρη.
Τα πολικά σύννεφα - που παράγονται από "πολικά κύτταρα" - είναι παρόμοια με αυτά που παράγονται στα μεσαία γεωγραφικά πλάτη της Γης. Από την άλλη πλευρά, τα σύννεφα εμφανίζονται μόνο σε ορισμένα γεωγραφικά πλάτη. Αυτό είναι ένα συγκεκριμένο χαρακτηριστικό των νεφών του Τιτάνα και μπορεί να οφείλεται σε παλιρροιακό φαινόμενο Κρόνου. Η δυναμική προέλευση της κατανομής cloud στο Titan είναι εύκολο να δοκιμαστεί.
Η πρόβλεψη συννεφιάς για τα επόμενα χρόνια θα συγκριθεί με τις παρατηρήσεις του Cassini και των επίγειων τηλεσκοπίων. Συγκεκριμένα συμβάντα θα αποδείξουν σίγουρα το ρόλο της κυκλοφορίας στη διανομή cloud.
Αρχική πηγή: Πύλη ESA
