Billedkredit: Keck
Når Cassini-Huygens-rumfartøjet nærmer sig et juli-møde med Saturn og dets måne Titan, et team fra University of California, Berkeley, har astronomer produceret et detaljeret kig på månens skydække og hvad Huygens-sonden vil se, når den dykker gennem atmosfæren af Titan for at lande på overfladen.
Astronom Imke de Pater og hendes kolleger i UC Berkeley brugte adaptiv optik på Keck-teleskopet på Hawaii for at forestille sig kulbrintehazen, der omslutter månen og tog øjebliksbilleder i forskellige højder fra 150-200 kilometer ned til overfladen. De samlet billederne i en film, der viser, hvad Huygens vil støde på, når den falder ned til overfladen i januar 2005, seks måneder efter, at Cassini-rumfartøjet kommer ind i kredsløb omkring Saturn.
”Før kunne vi se hver enkelt komponent i diset, men vidste ikke, hvor det var nøjagtigt i stratosfæren eller troposfæren. Dette er de første detaljerede billeder af distributionen af tåge med højde, ”sagde den atmosfæriske kemiker Mate Adamkovics, en kandidatstuderende ved UC Berkeleys College for Chemistry. ”Det er forskellen mellem et røntgenbillede af atmosfæren og en MR-model.”
”Dette viser, hvad der kan gøres med de nye instrumenter på Keck-teleskopet,” tilføjede de Pater, med henvisning til Near Infrared Spectrometer (NIRSPEC) monteret med det adaptive optiske system. ”Dette er første gang, der laves en film, som kan hjælpe os med at forstå meteorologien på Titan.”
Adamkovics og de Pater bemærker end selv efter at Cassini når Saturn i år, kan jordbaserede observationer give vigtige oplysninger om, hvordan Titans atmosfære ændrer sig med tiden, og hvordan cirkulation parerer med den atmosfæriske kemi for at skabe aerosoler i Titans atmosfære. Dette bliver endnu lettere, næste år, når OSIRIS (OH-Suppressing Infra-Red Imaging Spectrograph) kommer online på Keck-teleskoperne, sagde de Pater. OSIRIS er en næsten infrarød integreret feltspektrograf designet til Keck's adaptive optiksystem, der kan prøve en lille rektangulær patch af himmel, i modsætning til NIRSPEC, der prøver en spalte og skal scanne en patch af himmel.
De Pater præsenterer resultaterne og filmen torsdag den 15. april på en international konference i Holland i anledning af den hollandske videnskabsmand Christiaan Huygens 375-årsdag. Huygens var den første "videnskabelige direktør" for Acad? Mie Fran? -Anis og opdageren af Titan, Saturns største måne, i 1655. Den fire-dages konference, der startede 13. april, finder sted på Det Europæiske Rum & Teknologicenter i Noordwijk.
Cassini-Huygens-missionen er et internationalt samarbejde mellem tre rumfartsagenturer - National Aeronautics and Space Administration, Det Europæiske Rumfartsagentur og det italienske rumfartsagentur - med bidrag fra 17 nationer. Det blev lanceret fra Kennedy Space Center den 15. oktober 1997. Rumfartøjet ankommer til Saturn i juli, hvor Cassini-kredsløbet forventes at sende data om planeten og dens måner tilbage i mindst fire år. Orbiteren vil også videresende data fra Huygens-sonden, når den springer gennem Titans atmosfære og efter at den lander på overfladen næste år.
Det, der gør Titan så interessant, er dens tilsyneladende lighed med en ung jord, en tid, hvor livet formodentlig opstod, og før ilt ændrede vores planet kemi. Atmosfærerne fra både Titan og den tidlige jord blev domineret af næsten den samme mængde nitrogen.
Atans atmosfære har en betydelig mængde methangas, der kemisk ændres af ultraviolet lys i den øvre atmosfære eller stratosfæren til dannelse af langkædede kulbrinter, der kondenseres til partikler, der skaber en tæt dis. Disse kulbrinter, der kunne være som olie eller benzin, sidder til sidst på overfladen. Radarobservationer indikerer flade områder på månens overflade, der kunne være puljer eller søer med propan eller butan, sagde Adamkovics.
Astronomer har været i stand til at gennembore kulbrintehazen for at se på overfladen ved hjælp af jordbaserede teleskoper med adaptiv optik eller speckle interferometri, og med Hubble-rumteleskopet, altid med filtre, der tillader teleskopene at se gennem "vinduer" i diset, hvor methan absorberer ikke.
At afbilde diset i sig selv har ikke været så let, primært fordi folk har været nødt til at observere på forskellige bølgelængder for at se det i specifikke højder.
”Indtil nu kom det, vi vidste om distributionen af dis, fra separate grupper ved hjælp af forskellige teknikker, forskellige filtre,” sagde Adamkovics. ”Vi får alt det på én gang: 3D-distributionen af dis på Titan, hvor meget på hvert sted på planeten og hvor højt i atmosfæren, i en observation.”
NIRSPEC-instrumentet på Keck-teleskopet måler intensiteten af et bånd med næsten infrarøde bølgelængder på en gang, når det scanner ca. 10 skiver langs Titans overflade. Denne teknik tillader rekonstruktion af dis mod højde, fordi specifikke bølgelængder skal komme fra specifikke højder, eller de er slet ikke synlige på grund af absorption.
Filmen Adamkovics og de Pater sammensætter viser en disadistribution, der ligner det, der var blevet set før, men mere komplet og samlet på en mere brugervenlig måde. For eksempel er dis i atmosfæren over Sydpolen meget tydeligt i en højde på mellem 30 og 50 kilometer. Denne dis er kendt for at dannes sæsonbestemt og spredes i løbet af Titan-året, hvilket er ca. 29 1/2 jordår.
Stratosfærisk uklarhed på cirka 150 kilometer er synlig over et stort område på den nordlige halvkugle, men ikke den sydlige halvkugle, en tidligere asymmetri.
På den sydlige halvkugles tropopause, grænsen mellem den nedre atmosfære og stratosfæren i ca. 42 kilometer højde, er cirrus uklar synlig, analog med cirrus uklarhed på Jorden.
Observationerne blev foretaget den 19., 20. og 22. februar 2001 af de Pater og kollega Henry G. Roe fra California Institute of Technology og analyseret af Adamkovics ved hjælp af modeller lavet af Caitlin A. Griffith fra University of Arizona med medforfatter SG Gibbard fra Lawrence Livermore National Laboratory.
Arbejdet blev delvist sponsoreret af National Science Foundation og Technology Center for Adaptive Optics.
Original kilde: UC Berkeley News Release
