במהלך חלוף הטיטאן שיצא בשנת 2006 תפס חלל קאסיני כמה מהתמונות המפורטות ביותר של הירח הגדול ביותר של שבתאי. באופן מעניין, תצורות ענן אלה דומות לאלה שנראות בסטרטוספירה הקוטבית של כדור הארץ עצמו.
עם זאת, בניגוד לכדור הארץ, עננים אלה מורכבים כולה מתאן ונוזל נוזלי. בהתחשב בטמפרטורות הנמוכות להפליא של טיטאן - מינוס 185 מעלות צלזיוס - אין זה מפתיע שאווירה כל כך צפופה של פחמימנים נוזליים קיימת, או שימי מתאן מכסים את כדור הארץ.
מה שמפתיע, עם זאת, היא העובדה שקריסטלי מתאן קיימים גם באטמוספרה זו. שמונה שנים לאחר שצילומי הקוטב הצפוני של טיטאן צולמו, האסטרונומים הסיקו כי באזור זה יש גם כמויות עקבות של קרח מתאן.
קארי אנדרסון, מדען שהשתתף בקאסיני מדען במרכז הטיסה לחלל גודארד בנאס"א בגרינבלט, מרילנד, וכותב המחקר הראשי של המחקר. "איש לא שקל זאת לפני כן."
עננים סטרטוספיים אחרים כבר זוהו על טיטאן, כולל ענני אתאן - כימיקלים שנוצרו לאחר שהתפרק מתאן. במקום נמצאו עננים עדינים של ציאנו-אצטילן ומימן ציאניד, הנוצרים מתגובות של תוצרי לוואי מתאן עם מולקולות חנקן.
אבל ענני מתאן קפואים נחשבו כבלתי סבירים בסטרטוספרה של טיטאן. מכיוון שהטרופוספירה לוכדת את מרבית הלחות, העננים הסטרטוספריים דורשים קור עז. אפילו טמפרטורת הסטרטוספירה של מינוס 203 מעלות צלזיוס, שנצפתה על ידי קאסיני ממש דרומית לקו המשווה, לא הייתה מספיק קר כדי לאפשר למתאן המעטה באזור זה של האטמוספירה להתעבה לקרח.
מה שאנדרסון ושותפה למחבר גודארד, רוברט סמואלסון, ציינו כי הטמפרטורות בסטרטוספירה התחתונה של טיטאן אינן זהות בכל קווי הרוחב. זה התבסס על נתונים שנלקחו מהספקטרומטר האינפרא אדום המורכב של קאסיני וכלי המדע למדעי הרדיו של החללית, שהראו שהטמפרטורה בגובה רב ליד הקוטב הצפוני הייתה הרבה יותר קרה מזו שמדרום לקו המשווה.
מסתבר שהפרש הטמפרטורה הזה - עד 6 ° C (11 ° F) - די והותר בכדי להניב קרח מתאן.
תצפיות אחרות שנעשו על מערכת הענן של טיטאן תומכות במסקנה זו, למשל כיצד נראים אזורים מסוימים צפופים יותר מאחרים, והחלקיקים הגדולים יותר שהתגלו הם בגודל המתאים לקרח מתאן. הם גם אישרו כי הכמות הצפויה של מתאן - 1.5%, המספיקה ליצירת חלקיקי קרח - קיימת בסטרטוספירה הקוטבית התחתונה.
יתר על כן, התצפית מאשרת מודלים מסוימים של האופן בו האווירה של טיטאן עובדת.
על פי מודל זה, לטיטאן יש דפוס זרימה עולמי בו אוויר חם בחצי הכדור של הקיץ מתרומם מעל פני השטח ונכנס לסטרטוספרה, לאט לאט עושה את דרכו לקוטב החורף. שם, מסת האוויר שוקעת חזרה למטה, מתקררת עם ירידתה, מה שמאפשר להיווצר ענני מתאן סטרטוספיים.
מיכאל פלסר, מדען גודארד והחוקר הראשי של אינפרא אדום מורכב של קאסיני, אמר כי "קאסיני אסף בהתמדה ראיות לדפוס התפוצה הגלובלי הזה, והזיהוי של ענן המתאן החדש הזה הוא אינדיקטור חזק נוסף לכך שהתהליך עובד כמו שאנחנו חושבים שהוא עושה." ספקטרומטר (CIRS).
כמו העננים הסטרטוספיים של כדור הארץ, ענן המתאן של טיטאן היה ממוקם ליד עמוד החורף, מעל 65 מעלות רוחב צפונית. אנדרסון וסמולסון מעריכים שמערכת עננים מסוג זה - שאותה הם מכנים ענני מתאן הנגרמים על ידי שקעים (או SIMCs בקיצור) - עשויה להתפתח בין 30,000 ל- 50,000 מטר (98,000 עד 164,000 רגל) בגובה מעל פני השטח של טיטאן.
"טיטאן ממשיך להדהים עם תהליכים טבעיים הדומים לאלה שעל פני כדור הארץ, ובכל זאת מעורבים חומרים השונים מהמים המוכרים שלנו", אמר סקוט אדג'טטון, סגן מדען הפרויקטים של קאסיני במעבדת ההנעה סילונית של נאס"א (JPL) בפסדינה, קליפורניה. "כשאנחנו מתקרבים לפיצול החורף הדרומי על טיטאן, נחקור עוד כיצד תהליכי היווצרות הענן עשויים להשתנות עם העונה."
תוצאות מחקר זה זמינות באופן מקוון בגיליון נובמבר של איקרוס.
