Bildekreditt: Keck
Mens romfartøyet Cassini-Huygens nærmer seg et møte i juli med Saturn og månen Titan, et team fra University of California, Berkeley, har astronomer produsert et detaljert blikk på månens skydekke og hva Huygens-sonden vil se når den dykker gjennom atmosfæren av Titan for å lande på overflaten.
Astronom Imke de Pater og hennes UC Berkeley-kolleger brukte adaptiv optikk på Keck-teleskopet på Hawaii for å avbilde hydrokarbon-uklarheten som omslutter månen og tok øyeblikksbilder i forskjellige høyder fra 150-200 kilometer ned til overflaten. De samlet bildene til en film som viser hva Huygens vil møte når den skal ned til overflaten i januar 2005, seks måneder etter at Cassini-romfartøyet kommer inn i bane rundt Saturn.
"Før kunne vi se hver komponent av diset, men visste ikke hvor det var i stratosfæren eller troposfæren. Dette er de første detaljerte bildene av utbredelse av dis med høyde, ”sa den atmosfæriske kjemikeren Mate Adamkovics, en doktorgradsstudent ved UC Berkeleys College of Chemistry. "Det er forskjellen mellom et røntgenbilde av atmosfæren og en MR."
"Dette viser hva som kan gjøres med de nye instrumentene på Keck-teleskopet," la de Pater til, med henvisning til Near Infrared Spectrometer (NIRSPEC) montert med det adaptive optiske systemet. "Dette er første gang det er laget en film, som kan hjelpe oss med å forstå meteorologien på Titan."
Adamkovics og de Pater bemerker enn selv etter at Cassini når Saturn i år, kan bakkebaserte observasjoner gi viktig informasjon om hvordan Titans atmosfære forandrer seg med tiden, og hvordan sirkulasjonen parer seg med den atmosfæriske kjemien for å lage aerosoler i Titans atmosfære. Dette blir enda enklere neste år når OSIRIS (OH-Suppressing Infra-Red Imaging Spectrograph) kommer på nettet ved Keck-teleskopene, sa de Pater. OSIRIS er en nær-infrarød integrert felt-spektrograf designet for Kecks adaptive optiske system som kan prøve en liten rektangulær himmellapp, i motsetning til NIRSPEC, som prøver en spalte og må skanne en himmellapp.
De Pater vil presentere resultatene og filmen torsdag 15. april på en internasjonal konferanse i Nederland i anledning den nederlandske forsker Christiaan Huygens 375-årsdag. Huygens var den første "vitenskapelige direktøren" for Acad? Mie Fran? Anis og oppdageren av Titan, Saturns største måne, i 1655. Den fire dager lange konferansen, som startet 13. april, finner sted på European Space & Technology Center i Noordwijk.
Cassini-Huygens-oppdraget er et internasjonalt samarbeid mellom tre romfartsorganer - den nasjonale luftfarts- og romfartsadministrasjonen, det europeiske romfartsorganet og det italienske romfartsorganet - med bidrag fra 17 nasjoner. Det ble lansert fra Kennedy Space Center 15. oktober 1997. Romskipet vil ankomme Saturn i juli, med Cassini-omløperen forventet å sende tilbake data om planeten og månene i minst fire år. Orbiteren vil også videresende data fra Huygens-sonden når den stuper gjennom Titans atmosfære og etter at den lander på overflaten neste år.
Det som gjør Titan så interessant er dens tilsynelatende likhet med en ung jord, en tid da antagelig liv oppsto og før oksygen forandret planeten sin kjemi. Atmosfærene til både Titan og den tidlige jorden ble dominert av nesten den samme mengden nitrogen.
Atmosfæren til Titan har en betydelig mengde metangass, som er kjemisk endret av ultrafiolett lys i den øvre atmosfæren, eller stratosfæren, for å danne langkjedede hydrokarboner, som kondenserer til partikler som skaper en tett dis. Disse hydrokarboner, som kan være som olje eller bensin, legger seg etter hvert til overflaten. Radarobservasjoner indikerer flate områder på månens overflate som kan være bassenger eller innsjøer med propan eller butan, sa Adamkovics.
Astronomer har vært i stand til å stikke hull på hydrokarbon-diset for å se på overflaten ved hjelp av bakkebaserte teleskoper med adaptiv optikk eller flekkinterferometri, og med Hubble-romteleskopet, alltid med filtre som lar teleskopene se gjennom "vinduer" i diset der metan absorberer ikke.
Å avbilde uklarheten i seg selv har ikke vært like lett, først og fremst fordi folk har måttet observere på forskjellige bølgelengder for å se det i bestemte høyder.
"Inntil nå kom det vi visste om distribusjon av dis fra separate grupper ved bruk av forskjellige teknikker, forskjellige filtre," sa Adamkovics. "Vi får alt det på en gang: 3D-fordelingen av dis på Titan, hvor mye på hvert sted på planeten og hvor høyt i atmosfæren, i en observasjon."
NIRSPEC-instrumentet på Keck-teleskopet måler intensiteten til et bånd med nesten infrarøde bølgelengder på en gang når det skanner rundt 10 skiver langs Titans overflate. Denne teknikken tillater rekonstruksjon av dis mot høyde fordi spesifikke bølgelengder må komme fra spesifikke høyder, eller de ville ikke være synlige i det hele tatt på grunn av absorpsjon.
Filmen Adamkovics og de Pater har satt sammen viser en disfordeling som ligner det som hadde blitt observert før, men mer fullstendig og samlet på en mer brukervennlig måte. For eksempel er dis i atmosfæren over Sydpolen veldig tydelig, i en høyde mellom 30 og 50 kilometer. Denne disen er kjent for å danne sesongmessige og forsvinne i løpet av Titan-året, som er omtrent 29 1/2 jordår.
Stratosfærisk dis på rundt 150 kilometer er synlig over et stort område på den nordlige halvkule, men ikke den sørlige halvkule, en asymmetri som er observert tidligere.
På den sørlige halvkule tropopause, grensen mellom den nedre atmosfæren og stratosfæren i omtrent 42 kilometer høyde, er cirrus uklar synlig, analog med cirrus uklarhet på jorden.
Observasjonene ble gjort 19., 20. og 22. februar 2001 av de Pater og kollega Henry G. Roe fra California Institute of Technology, og analysert av Adamkovics ved bruk av modeller laget av Caitlin A. Griffith fra University of Arizona, med medforfatter SG Gibbard fra Lawrence Livermore National Laboratory.
Arbeidet ble delvis sponset av National Science Foundation og Technology Center for Adaptive Optics.
Originalkilde: UC Berkeley News Release
