False farvebilleder af Titan opnået af Cassini-Huygens Visual Infrared Mapping Spectrometer. Billedkredit: Klik for at forstørre
Ved hjælp af nylige Cassini, Huygens og jordbaserede observationer har videnskabsmænd været i stand til at skabe en computermodel, der forklarer dannelsen af adskillige typer etan- og metansky på Titan.
Der er for nylig blevet observeret skyer på Titan, Saturns største måne, gennem den tykke dis, ved hjælp af næsten infrarød spektroskopi og billeder af sydpolen og tempererede regioner nær 40? Syd. De seneste observationer fra jordbaserede teleskoper og NASA / ESA / ASI Cassini-rumfartøjet giver nu et indblik i skyklimatologi.
Et europæisk hold, ledet af Pascal Rannou fra Service d? Aeronomie, IPSL Universite de Versailles-St-Quentin, Frankrig, har udviklet en generel cirkulationsmodel, der kobler dynamik, uklarhed og skyfysik til at studere Titan-klimaet og giver os mulighed for at forstå, hvordan de vigtigste skyfunktioner, der er observeret, produceres.
Denne klimamodel gør det også muligt for forskere at forudsige skyfordelingen i det komplette Titan-år (30 terrestriske år), og især i de næste år med Cassini-observationer.
Voyager-missionerne i de tidlige 1980'ere gav de første indikationer af kondensatskyer på Titan. På grund af de kolde temperaturer i månens atmosfære (tropopause) blev det antaget, at de fleste af de organiske kemikalier, der dannedes i den øverste atmosfære ved fotokemi, kondenserede til skyer, mens de synkede. Metan ville også kondensere i store højder, antages det, at være blevet transporteret fra overfladen.
Siden da blev der skabt adskillige en-dimensionelle modeller af Titans atmosfære, inklusive sofistikerede mikrofysiske modeller, for at forudsige dannelsen af dråber af etan og metan. Tilsvarende var metancyklussen blevet undersøgt separat i en cirkulationsmodel, men uden skymikrofysik.
Disse undersøgelser fandt generelt, at metansky kunne udløses, når luftparceller afkøles, mens de bevæger sig opad eller fra ækvator til pol. Disse modeller fangede imidlertid næppe de fine detaljer i metan- og ethan-skycyklusserne.
Hvad Rannous team har gjort, er at kombinere en sky-mikrofysisk model til en generel cirkulationsmodel. Holdet kan nu identificere og forklare dannelsen af flere typer etan- og metanskyer, herunder de sydpolære og sporadiske skyer i de tempererede regioner, især ved 40? S i sommerhalvkuglen.
Forskerne fandt, at skyernes forudsagte fysiske egenskaber i deres model stemte godt overens med nylige observationer. Metanskyer, der er observeret til dato, vises på steder, hvor stigende luftbevægelser er forudsagt i deres model.
Den observerede sydpolære sky vises øverst på en bestemt 'Hadley-celle', eller massen af lodret cirkulerende luft, nøjagtigt hvor forudsagt ved sydpolen i en højde af omkring 20-30 kilometer.
De tilbagevendende store zonale (længderetning) skyer ved 40? S og de lineære og diskrete skyer, der vises i de nedre breddegrader, er også korrelerede med den stigende del af lignende cirkulationscelle i troposfæren, hvorimod mindre skyer på lave breddegrader svarende til de lineære og diskrete skyer, der allerede er observeret af Cassini, snarere produceres af blandingsprocesser.
”Skyer i vores cirkulationsmodel er nødvendigvis forenklet i forhold til de virkelige skyer, men de forudsagte hovedfunktioner finder et modstykke i virkeligheden.
"Konsekvent producerer vores model skyer på steder, hvor skyer faktisk observeres, men den forudsiger også skyer, der ikke er eller ikke er blevet observeret endnu," sagde Pascal Rannou.
Titans skymønster ser ud til at ligner det for de vigtigste skymønstre på Jorden og Mars. De forvirrende skyer på 40? S produceres af den stigende gren af en Hadley-celle, nøjagtigt som tropiske skyer er i den intertropiske konvergenszone (ITCZ), som på Jorden og Mars.
Polære skyer - produceret af ‘polære celler’ - ligner dem, der produceres på mellemvidde breddegrader på Jorden. På den anden side vises skyer kun på nogle længdegrader. Dette er et specifikt træk ved Titan-skyer og kan skyldes en Saturn-tidevandseffekt. Den dynamiske oprindelse for skyfordeling på Titan er let at teste.
Forudsigelse af tåge i de kommende år vil blive sammenlignet med observationer foretaget af Cassini og jordbaserede teleskoper. Specifikke begivenheder vil bestemt bevise cirkulationens rolle på skyfordelingen.
Originalkilde: ESA Portal
