False fargebilder av Titan oppnådd av Cassini-Huygens Visual Infrared Mapping Spectrometer. Bildekreditt: Klikk for å forstørre
Ved hjelp av nylige observasjoner fra Cassini, Huygens og jorda har forskere kunnet lage en datamaskinmodell som forklarer dannelsen av flere typer etan- og metanskyer på Titan.
Det har blitt observert skyer nylig på Titan, Saturns største måne, gjennom den tykke disen, ved hjelp av nærinfrarød spektroskopi og bilder av sørpolen og tempererte regioner i nærheten av 40? Sør. Nyere observasjoner fra jordbaserte teleskoper og NASA / ESA / ASI Cassini-romfartøyet gir nå et innblikk i skyklimatologi.
Et europeisk team, ledet av Pascal Rannou fra Service d? Aeronomie, IPSL Universite de Versailles-St-Quentin, Frankrike, har utviklet en generell sirkulasjonsmodell som kobler dynamikk, dis og skyfysikk for å studere Titan-klima og gjør oss i stand til å forstå hvordan de viktigste skyfunksjonene som er observert, blir produsert.
Denne klimamodellen lar også forskere forutsi skyfordelingen for hele Titan-året (30 terrestriske år), og spesielt i de neste årene med Cassini-observasjoner.
Voyager-oppdragene på begynnelsen av 1980-tallet ga de første indikasjonene på kondensattskyer på Titan. På grunn av de kalde temperaturene i månens atmosfære (tropopause), ble det antatt at de fleste av de organiske kjemikaliene som ble dannet i den øvre atmosfæren ved fotokjemi, ville kondensere til skyer mens de synker. Metan ville også kondensere i store høyder, ble det antatt etter å ha blitt fraktet fra overflaten.
Siden den gang ble det laget flere endimensjonale modeller av Titans atmosfære inkludert sofistikerte mikrofysiske modeller for å forutsi dannelsen av dråper etan og metan. På samme måte hadde metansyklusen blitt studert separat i en sirkulasjonsmodell, men uten skymikrofysikk.
Disse studiene fant generelt at metanskyer kunne utløses når luftpakkene ble avkjølt mens de beveget seg oppover eller fra ekvator til pol. Imidlertid fanget disse modellene knapt de fine detaljene i metan og etan sky sykluser.
Det Rannous team har gjort er å kombinere en mikrofysisk sky-modell til en generell sirkulasjonsmodell. Teamet kan nå identifisere og forklare dannelsen av flere typer etan- og metanskyer, inkludert de sørpolære og sporadiske skyene i de tempererte regionene, spesielt ved 40? S i sommerhalvkulen.
Forskerne fant at de forutsagte fysiske egenskapene til skyene i modellen deres stemte godt overens med nyere observasjoner. Metanskyer som er observert til dags vises på steder der stigende luftbevegelser er forutsagt i modellen.
Den observerte sørpolskyen vises på toppen av en bestemt ‘Hadley-celle’, eller masse vertikalt sirkulerende luft, nøyaktig der det var spådd på sørpolen i en høyde av rundt 20-30 kilometer.
De tilbakevendende store zonale (lengderetningene) skyene ved 40? S og de lineære og diskrete skyene som vises i de nedre breddegrader, er også korrelert med den stigende delen av lignende sirkulasjonscelle i troposfæren, mens mindre skyer på lave breddegrader, lik de lineære og diskrete skyene som allerede er observert av Cassini, heller er produsert av blandingsprosesser.
“Skyer i vår sirkulasjonsmodell er nødvendigvis forenklet i forhold til de virkelige skyene, men de viktigste skyfunksjonene som er spådd, finner et motstykke i virkeligheten.
"Konsekvent produserer modellen vår skyer på steder der skyer faktisk blir observert, men den spår også skyer som ikke er eller ikke er observert ennå," sa Pascal Rannou.
Titans skymønster ser ut til å likne de viktigste skymønstrene på Jorden og Mars. De forvirrende skyene på 40? S produseres av den stigende grenen av en Hadley-celle, akkurat som tropiske skyer er i den intertropiske konvergenssonen (ITCZ), som på jorden og Mars.
Polare skyer - produsert av ‘polare celler’ - ligner de som er produsert på mellomvidde breddegrader på jorden. På den annen side vises skyer bare på noen lengdegrader. Dette er et spesifikt trekk ved Titan-skyer, og kan skyldes en Saturn-tidevannseffekt. Det dynamiske opphavet til skyfordistribusjon på Titan er enkelt å teste.
Forståelse av tåke for de kommende årene vil bli sammenlignet med observasjoner gjort av Cassini og bakkebaserte teleskoper. Spesifikke hendelser vil definitivt bevise sirkulasjonens rolle på skyen distribusjon.
Originalkilde: ESA Portal
