Кредит зображення: Keck
Коли космічний корабель Кассіні-Гюйгенс наближався до липневої зустрічі з Сатурном та його місяцем Титаном, команда Каліфорнійського університету, Берклі, астрономи детально ознайомилися з хмарним покривом Місяця та тим, що зонд Гюйгенса побачить, коли він занурюється в атмосферу Титану, щоб висадитися на поверхню.
Астроном Імке де Патер та її колеги з УК Берклі використовували адаптивну оптику на телескопі Кек на Гаваях, щоб зобразити вуглеводневу смугу, яка огортає Місяць, роблячи знімки на різних висотах від 150-200 кілометрів до поверхні. Вони зібрали знімки у фільм, який показує, з чим зіткнеться Гюйгенс, коли він спуститься на поверхню в січні 2005 року, через півроку після того, як космічний корабель Кассіні вийде на орбіту навколо Сатурна.
"Раніше ми могли бачити кожну складову імли, але не знали, де саме вона знаходиться у стратосфері чи тропосфері. Це перші детальні фотографії розподілу серпанку з висотою ", - сказав хімік атмосфери Мате Адамковікс, аспірант хімічного коледжу УК Берклі. "Це різниця між рентгенограмою атмосфери та МРТ".
"Це показує, що можна зробити з новими інструментами на телескопі Keck", - додав де Патер, маючи на увазі ближній інфрачервоний спектрометр (NIRSPEC), встановлений за допомогою адаптивної оптичної системи. "Це перший раз, коли було знято фільм, який може допомогти нам зрозуміти метеорологію на Титані".
Адамкович і де Патер зазначають, що навіть після того, як Кассіні досягне Сатурна цього року, наземні спостереження можуть надати важливу інформацію про те, як атмосфера Титану змінюється з часом, і як циркуляція поєднується з хімією атмосфери для створення аерозолів в атмосфері Титану. Це стане ще простішим у наступному році, коли OSIRIS (OH-пригнічуючий інфрачервоний спектрограф зображення) з'явиться в режимі он-лайн у телескопах Keck, сказав де Патер. OSIRIS - це майже інфрачервоний інтегральний польовий спектрограф, розроблений для адаптивної оптичної системи Кека, який може вибирати невеликий прямокутний ділянку неба, на відміну від NIRSPEC, який відбирає проріз і повинен сканувати ділянку неба.
Де Патер представить результати та фільм у четвер, 15 квітня, на міжнародній конференції в Нідерландах з нагоди 375-го дня народження голландського вченого Крістіана Гюйгенса. Гюйгенс був першим «науковим керівником» Академічного франчайза та відкривачем Титана, найбільшого Місяця Сатурна, у 1655 році. Чотириденна конференція, що розпочалася 13 квітня, проходить у Європейському космічному та технологічному центрі в Нордвейку.
Місія Кассіні-Гюйгенс - це міжнародна співпраця трьох космічних агентств - Національної адміністрації з питань аеронавтики та космічного простору, Європейського космічного агентства та італійського космічного агентства - за участю 17 країн. Він був запущений з космічного центру Кеннеді 15 жовтня 1997 року. Космічний корабель прибуде до Сатурна в липні, і орбітант Кассіні, як очікується, буде пересилати дані про планету та її місяці щонайменше чотири роки. Орбітер також передасть дані зонда Гюйгенса, коли він зануриться в атмосферу Титана і після того, як він висадиться на поверхню в наступному році.
Що робить Титан таким цікавим, це його схоже на молоду Землю, епоху, коли життя, ймовірно, виникло і до того, як кисень змінив хімію нашої планети. В атмосфері як Титану, так і ранньої Землі переважала майже однакова кількість азоту.
В атмосфері Титану міститься значна кількість метану, який хімічно змінений ультрафіолетовим світлом у верхній атмосфері або стратосфері, утворюючи довголанцюгові вуглеводні, які конденсуються у частинки, що створюють щільну серпанок. Ці вуглеводні, які можуть бути схожими на нафту чи бензин, з часом осідають на поверхню. Радіолокаційні спостереження вказують на плоскі ділянки на поверхні Місяця, які можуть бути басейнами або озерами пропану чи бутану, сказав Адамковікс.
Астрономи змогли пробити вуглеводневу серпанок, щоб подивитися на поверхню, використовуючи наземні телескопи з адаптивною оптикою або спелетерферометрією, а також з космічним телескопом Хаббл, завжди з фільтрами, які дозволяють телескопам бачити крізь «вікна» в імлі, де метан не поглинає.
Зображення самої імлі було не таким простим, насамперед тому, що людям довелося спостерігати на різній довжині хвилі, щоб побачити її на певних висотах.
"Досі те, що ми знали про розподіл серпанку, виходило з окремих груп, використовуючи різні методи, різні фільтри", - сказав Адамкович. "Ми отримуємо все це за один раз: тривимірне розповсюдження серпанку на Титані, скільки в кожному місці планети і наскільки високо в атмосфері, за одне спостереження".
Прилад NIRSPEC на телескопі Keck вимірює інтенсивність смуги ближньої інфрачервоної довжини хвилі одразу, коли він сканує приблизно 10 зрізів уздовж поверхні Титана. Ця методика дозволяє реконструювати серпанок проти висоти, оскільки конкретна довжина хвилі повинна надходити з певної висоти, інакше вони не були б видні через поглинання.
Фільм «Адамовікс» та «Де Патер» узятий разом показує розподіл імлі, подібний до того, що спостерігався раніше, але більш повне та зібране більш зручним для користувачів способом. Наприклад, в атмосфері над Південним полюсом дуже очевидно, на висоті від 30 до 50 кілометрів. Відомо, що ця імла утворюється сезонно і розсіюється протягом «року» Титану, що становить приблизно 29 1/2 земних років.
Стратосферна імла на відстані приблизно 150 кілометрів видно на великій території в північній півкулі, але не в південній півкулі, асиметрія спостерігалася раніше.
У тропопаузі південної півкулі, межі між нижньою атмосферою та стратосферою на висоті близько 42 кілометрів, помітна смуга цируса, аналогічна помутнінню на Землі.
Спостереження зробили де Патер та його колега Генрі Г. Ро з Каліфорнійського технологічного інституту та проаналізували Адамковікс за допомогою моделей, зроблених Кейтліном А. Гріффітом з університету Арізони, співавтор національної лабораторії Лоуренса Лівермора С.Г. Гіббарда.
Робота частково фінансувалася Національним науковим фондом та Технологічним центром адаптивної оптики.
Оригінальне джерело: UC Berkeley News Release
