Tijekom 13 godina i 76 dana koliko je Cassinimisija proveo oko Saturna, orbitera i njegovog lendera ( Huygenssonda ) otkrio je mnogo toga o Saturnu i njegovim sustavima mjeseca. To se posebno odnosi na Titan, najveći Saturnov mjesec i jedan od najmisterioznijih objekata u Sunčevom sustavu. Kao rezultat brojnih Cassinijevih preleta, znanstvenici su naučili mnogo o Titanovim metanskim jezerima, atmosferi bogatoj dušikom i značajkama površine.
Čak iakoCassiniuronio u Saturnovu atmosferu na 15. rujna 2017 , znanstvenici još uvijek prelijevaju stvari koje je otkrio. Na primjer, prije nego što je završio svoju misiju, Cassini je snimio sliku a čudan oblak koji lebdi visoko iznad Titanovog južnog pola, koji se sastoji od otrovnih, hibridnih čestica leda. Ovo otkriće je još jedan pokazatelj složene organske kemije koja se događa u atmosferi Titana i na njegovoj površini.
Budući da je ovaj oblak bio nevidljiv golim okom, bio je vidljiv samo zahvaljujući Cassinijevu Kompozitni infracrveni spektrometar (CIRS). Ovaj instrument je uočio oblak na visini od oko 160 do 210 km (100 do 130 milja), daleko iznad metanskih kišnih oblaka Titanove troposfere. Također je pokrivao veliko područje blizu južnog pola, između 75° i 85° južne geografske širine.
Umjetnički koncept Cassinijevih posljednjih trenutaka na Saturnu. Zasluge: NASA/JPL.
Koristeći kemijski otisak prsta dobiven instrumentom CIRS, NASA-ini istraživači također su proveli laboratorijske eksperimente kako bi rekonstruirali kemijski sastav oblaka. Ovi eksperimenti su utvrdili da je oblak sastavljen od organskih molekula cijanovodika i benzena. Činilo se da su se ove dvije kemikalije kondenzirale zajedno i tvorile čestice leda, umjesto da su se naslagale jedna na drugu.
Za one koji su proveli više od proteklog desetljeća proučavajući Titanovu atmosferu, ovo je bilo prilično zanimljivo i neočekivano otkriće. Kao što je Carrie Anderson, suistražiteljica CIRS-a u NASA-inom centru za svemirske letove Goddard, rekla u nedavnoj NASA-ini izjava za medije :
“Ovaj oblak predstavlja novu kemijsku formulu leda u atmosferi Titana. Ono što je zanimljivo je da se ovaj štetni led sastoji od dvije molekule koje su zajedno kondenzirale iz bogate mješavine plinova na južnom polu.”
Prisutnost ovog oblaka oko Titanovog južnog pola također je još jedan primjer mjesečeve globalne cirkulacije. To uključuje struje toplih plinova koje se šalju iz hemisfere koja doživljava ljeto na hemisferu koja doživljava zimu. Ovaj obrazac obrće smjer kada se godišnja doba mijenjaju, što dovodi do nakupljanja oblaka oko bilo kojeg pola gdje je zima.
Umjetnikov dojam Saturnovog mjeseca Titana pokazuje promjenu uočenih atmosferskih učinaka prije, tijekom i nakon ekvinocija 2009. Zasluge: NASA
Kada je Cassini orbiter stigao na Saturn 20o4, Titanova sjeverna hemisfera proživljavala je zimu - koja je počela 2004. To je bilo dokazano nakupljanjem oblaka oko njegovog sjevernog pola, što je Cassini uočio tijekom svog prvog susreta s Mjesecom kasnije iste godine. Slično, isti su se fenomeni događali oko južnog pola pred kraj Cassinijeve misije.
To je bilo u skladu sa sezonskim promjenama na Titanu, koje se događaju otprilike svakih sedam zemaljskih godina - godina na Titanu traje oko 29,5 zemaljskih godina. Obično su oblaci koji nastaju u Titanovoj atmosferi strukturirani u slojevima, gdje će se različite vrste plina kondenzirati u ledene oblake na različitim visinama. Koje će se kondenzirati ovisi o tome koliko je pare prisutno i temperaturama – koje postaju sve hladnije bliže površini.
Međutim, s vremena na vrijeme, različite vrste oblaka mogu se formirati na različitim visinama ili se kondenzirati zajedno s drugim vrstama oblaka. Činilo se da je to svakako bio slučaj kada je u pitanju veliki oblak cijanovodika i benzena koji je uočen iznad južnog pola. Dokazi o ovom oblaku izvedeni su iz tri seta promatranja Titana napravljenih instrumentom CIRS, koja su se dogodila između srpnja i studenog 2015.
CIRS instrument radi tako što odvaja infracrveno svjetlo u njegove sastavne boje, a zatim mjeri jačinu tih signala na različitim valnim duljinama kako bi utvrdio prisutnost kemijskih potpisa. Prije se koristio za identifikaciju prisutnosti ledenih oblaka cijanovodika iznad južnog pola, kao i drugih otrovnih kemikalija u mjesečevoj stratosferi.
Umjetnički dojam kompozitnog infracrvenog spektrometra (CIRS) orbitera Cassini. Zasluge: NASA-JPL
Kao F. Michael Flasar, glavni istražitelj CIRS-a u Goddardu, rekao je :
“CIRS djeluje kao termometar s daljinskim senzorom i kao kemijska sonda, odabirući toplinsko zračenje koje emitiraju pojedinačni plinovi u atmosferi. A instrument sve to radi na daljinu, dok prolazi pored planeta ili mjeseca.”
Međutim, kada su proučavali podatke promatranja kemijskih 'otisaka prstiju', Anderson i njezini kolege primijetili su da spektralni potpisi ledenog oblaka ne odgovaraju onima bilo koje pojedinačne kemikalije. Kako bi to riješio, tim je počeo provoditi laboratorijske eksperimente u kojima su se mješavine plinova kondenzirale u komori koja je simulirala uvjete u Titanovoj stratosferi.
Nakon testiranja različitih parova kemikalija, konačno su pronašli onu koja odgovara infracrvenom potpisu koji je primijetio CIRS. Isprva su pokušali pustiti jedan plin da kondenzira prije drugog, ali su otkrili da su najbolji rezultati postignuti kada su oba plina uvedena i ostavljena da se kondenziraju u isto vrijeme. Da budemo pošteni, ovo nije bio prvi put da su Anderson i njezini kolege otkrili kokondenzirani led u podacima CIRS-a.
Na primjer, slična opažanja napravljena su u blizini sjevernog pola 2005., otprilike dvije godine nakon što je sjeverna hemisfera doživjela svoj zimski solsticij. U to vrijeme, ledeni oblaci otkriveni su na mnogo nižoj nadmorskoj visini (ispod 150 km ili 93 milje) i pokazali su kemijske otiske cijanicida vodika i kajnoacetilena – jedne od složenijih organskih molekula u atmosferi Titana.
Umjetnikov dojam orbitera Cassini koji ulazi u Saturnovu atmosferu. Zasluge: NASA/JPL
Ova razlika između ovog i najnovijeg otkrivanja hibridnog oblaka, prema Andersonu, svodi se na razlike u sezonskim varijacijama između sjevernog i južnog pola. Dok je sjeverni polarni oblak promatran 2005. godine uočen oko dvije godine nakon sjevernog zimskog solsticija, južni oblak koji su Anderson i njezin tim nedavno ispitali uočen je dvije godine prije južnog zimskog solsticija.
Ukratko, moguće je da je mješavina plinova bila malo drugačija u oba slučaja, i/ili da se sjeverni oblak imao priliku lagano zagrijati, čime je donekle izmijenio svoj sastav. Kako je Anderson objasnio, ova su opažanja bila moguća zahvaljujući mnogo godina koje je misija Cassini provela oko Saturna:
“Jedna od prednosti Cassinija bila je ta što smo tijekom trinaestogodišnje misije mogli uvijek iznova letjeti pored Titana kako bismo vidjeli promjene tijekom vremena. Ovo je veliki dio vrijednosti dugoročne misije.”
Za određivanje strukture ovih ledenih oblaka mješovitog sastava svakako će biti potrebne dodatne studije, a Anderson i njezin tim već imaju neke ideje kako bi izgledali. Za svoj novac, istraživači očekuju da ovi oblaci budu kvrgavi i neuredni, a ne dobro definirani kristali poput jednokemijskih oblaka.
U nadolazećim godinama, NASA-ini znanstvenici zasigurno će trošiti mnogo vremena i energije na sortiranje svih podataka dobivenih od straneCassinimisiju tijekom svoje 13-godišnje misije. Tko zna što će još otkriti prije nego što iscrpe ogromne zbirke podataka orbitera?
Buduće čitanje: NASA