במהלך 13 השנים ו- 76 הימים שבהם קאסיני המשימה שבוצעה סביב שבתאי, המסלול ונחתתו (ה- הויגנס בדיקה) חשף הרבה אודות סטורן ומערכות הירחים שלו. זה נכון במיוחד לגבי טיטאן, הירח הגדול ביותר של שבתאי ואחד החפצים המסתוריים ביותר במערכת השמש. כתוצאה מרובי הזבובים הרבים של קאסיני, מדענים למדו רבות על אגמי המתאן של טיטאן, האטמוספרה העשירה בחנקן ותכונות פני השטח.
למרות ש קאסיני שצלל באווירה של שבתאי ב- 15 בספטמבר 2017, מדענים עדיין זורמים על הדברים שגילתה. לדוגמה, לפני שהיא סיימה את משימתה, תפס קאסיני תמונה של ענן מוזר שצף גבוה מעל הקוטב הדרומי של טיטאן, כזה שמורכב מחלקיקי קרח היברידיים רעילים. תגלית זו היא אינדיקציה נוספת לכימיה האורגנית המורכבת המתרחשת באטמוספירה של טיטאן ועל פני השטח.
מכיוון שענן זה לא נראה לעין בלתי מזוינת, ניתן היה לראות אותו רק בזכות הספקטרומטר האינפרא אדום המורכב של קאסיני (CIRS). מכשיר זה הבחין בענן בגובה של 160 עד 210 ק"מ (100 עד 130 מייל), הרחק מעל ענני הגשם המתאן של הטרופוספירה של טיטאן. הוא כיסה גם שטח גדול בסמוך לקוטב הדרומי, בין רוחב 75 ° ו- 85 ° דרום.
באמצעות טביעת האצבע הכימית שהושגה על ידי מכשיר ה- CIRS, ערכו חוקרי נאס"א ניסויים במעבדה לשחזור ההרכב הכימי של הענן. ניסויים אלה קבעו כי הענן מורכב מהמולקולות האורגניות מימן ציאניד ובנזן. נראה כי שני הכימיקלים הללו התמצאו זה בזה ליצירת חלקיקי קרח, במקום שהם שכבו זה על גבי זה.
למי שבילה יותר מעשור האחרון בחקר האווירה של טיטאן, זה היה ממצא די מעניין ובלתי צפוי. כפי שאמרה קארי אנדרסון, חוקרת משותפת ב- CIRS במרכז הטיסה בחלל Goddard של נאס"א, בהודעה שהתפרסמה לאחרונה על ידי נאס"א:
"ענן זה מייצג נוסחה כימית חדשה של קרח באטמוספירה של טיטאן. מה שמעניין הוא שהקרח הרעוע הזה עשוי משתי מולקולות שהתעבו יחד מתערובת גזים עשירה בקוטב הדרומי. "
נוכחות הענן הזה סביב הקוטב הדרומי של טיטאן היא גם דוגמא נוספת לדפוסי התפוצה העולמיים של הירח. זה כרוך בזרמים של גזים חמים שנשלחים מההמיספרה שחווה קיץ לחצי הכדור. דפוס זה הופך כיוון כאשר העונות מתחלפות, מה שמוביל להתפתחות העננים סביב כל הקוטב שחווה בחורף.
כשהגיע מסלול הקאסיני לסטורן בשנת 204, חווה חצי הכדור הצפוני של טיטאן חורף - שהחל בשנת 2004. עדות לכך הוכחה הצטברות העננים סביב הקוטב הצפוני שלו, אותה הבחין קאסיני במהלך המפגש הראשון עם הירח מאוחר באותה שנה. באופן דומה, אותן תופעות התרחשו סביב הקוטב הדרומי בסמוך למשימת המשימה של קאסיני.
זה היה בקנה אחד עם שינויים עונתיים על טיטאן, המתרחשים בערך כל שבע שנות כדור הארץ - שנה על טיטאן נמשכת כ 29.5 שנות כדור הארץ. בדרך כלל, העננים הנוצרים באטמוספירה של טיטאן בנויים בשכבות, כאשר סוגים שונים של גז יתעבו לעננים קפואים בגבהים שונים. אלו מתעבים תלוי בכמות האדים הקיימת ובטמפרטורות - ההולכות ומתקררות יותר ויותר לקרקע לפני השטח.
עם זאת, לעיתים, סוגים שונים של עננים יכולים להיווצר בטווח גבהים, או להתעבות יחד עם סוגים אחרים של עננים. בהחלט נראה שזה היה המקרה כשמדובר בענן הגדול של ציאניד מימן ובנזן שהאתר מעל הקוטב הדרומי. עדויות לענן זה נגזרו משלוש מערכות של תצפיות טיטאן שנעשו באמצעות מכשיר ה- CIRS, שהתרחש בין יולי לנובמבר 2015.
מכשיר ה- CIRS פועל על ידי הפרדת אור אינפרא אדום לצבעים המרכיבים אותו, ואז מודד את חוזקות האותות הללו באורכי הגל השונים כדי לקבוע נוכחות של חתימות כימיות. בעבר, הוא שימש לזיהוי נוכחותם של ענני קרח מימן ציאניד מעל הקוטב הדרומי, כמו גם כימיקלים רעילים אחרים בשכבת הירח.
כמו שאמר פ 'מיכאל פלסר, החוקר הראשי של CIRS בגודארד:
"CIRS משמש כמדחום בעל חישה מרחוק וכמבחן כימי, ובוחר את קרינת החום הנפלטת על ידי גזים בודדים באטמוספרה. והכלי מכשיר את הכל מרחוק, תוך כדי מעבר ליד כוכב לכת או ירח. "
עם זאת, בבחינת נתוני התצפית על "טביעות אצבעות" כימיות, אנדרסון ועמיתיה הבחינו כי חתימות הספקטרליות של הענן הקפוא אינן תואמות את אלה של כימיקלים פרטניים כלשהם. כדי לטפל בכך, הצוות החל לבצע ניסויים במעבדה שבהם התמצאו תערובות גזים בתא המדמה תנאים בסטרטוספרה של טיטאן.
לאחר שבדקו זוגות כימיקלים שונים, הם סוף סוף מצאו אחד שתואם את חתימת האינפרא אדום שצוינה על ידי CIRS. תחילה, הם ניסו לתת לגז אחד להתעצב לפני השני, אך גילו שהתוצאות הטובות ביותר הושגו כאשר שני הגזים הוכנסו ואיפשרו להתעבות בו זמנית. למען ההגינות, זו לא הייתה הפעם הראשונה שאנדרסון ועמיתיה גילו קרח מעובה יחד בנתוני CIRS.
לדוגמה, תצפיות דומות נערכו בסמוך לקוטב הצפוני בשנת 2005, כשנתיים לאחר שחוותה חצי הכדור הצפוני את היפוך החורף שלה. באותה תקופה העננים הקפואים התגלו בגובה נמוך בהרבה (מתחת ל -150 ק"מ, או 93 מייל) והראו טביעות אצבעות כימיות של ציאניד מימן וקאינוצטילן - אחת המולקולות האורגניות המורכבות יותר באטמוספירה של טיטאן.
ההבדל הזה בין זה לבין הגילוי האחרון של ענן היברידי, על פי אנדרסון, מסתכם בהבדלים בהבדלים העונתיים בין הקוטב הצפוני לדרומי. בעוד שענן הקוטב הצפוני שנצפה בשנת 2005 אותר כשנתיים לאחר סופת היפוף החורף הצפונית, הענן הדרומי אנדרסון וצוותה שנבדק לאחרונה אותר כשנתיים לפני סופת היפוך בחורף הדרומי.
בקיצור, יתכן שתערובת הגזים הייתה מעט שונה בשני המקרים, ו / או שלענן הצפוני היה סיכוי להתחמם מעט, ובכך שינה מעט את הרכבו. כפי שהסביר אנדרסון, תצפיות אלה התאפשרו בזכות השנים הרבות בהן העבירה משימת קסיני סביב שבתאי:
"אחד היתרונות של קאסיני היה בכך שהצלחנו לעקוף את טיטאן שוב ושוב במהלך המשימה של שלוש עשרה השנים לראות שינויים לאורך זמן. זה חלק גדול מערך המשימה לטווח הארוך. "
בהחלט יידרשו מחקרים נוספים כדי לקבוע את מבנה העננים הקפואים הללו של קומפוזיציה מעורבת, ולאנדרסון וצוותה כבר יש כמה רעיונות כיצד הם היו נראים. עבור כספם, החוקרים צופים כי העננים הללו יהיו גושיים ולא מסודרים, ולא גבישים מוגדרים היטב כמו העננים הכימיים החד-פעמיים.
בשנים הקרובות מדענים של נאס"א בטוחים שמבלים זמן רב ואנרגיה במיון בכל הנתונים שהושגו על ידי קאסיני שליחות במהלך משימתה בת 13 השנים. מי יודע מה עוד יגלו לפני שמיצו את אוספי הנתונים העצומים של המסלול?
קריאה עתידית: נאס"א
