ในช่วง 13 ปีกับ 76 วันนั้น แคสสินี ภารกิจใช้เวลารอบดาวเสาร์ยานอวกาศและคนงานของมัน ( Huygens โพรบ) เปิดเผยข้อเสนอที่ดีเกี่ยวกับดาวเสาร์และระบบของดวงจันทร์ นี่เป็นเรื่องจริงโดยเฉพาะของไททันดวงจันทร์ที่ใหญ่ที่สุดของดาวเสาร์และเป็นหนึ่งในวัตถุลึกลับที่สุดในระบบสุริยะ นักวิทยาศาสตร์ได้เรียนรู้มากมายเกี่ยวกับทะเลสาบมีเธนของทะเลสาบไททันบรรยากาศที่อุดมด้วยไนโตรเจนและลักษณะพื้นผิว
ถึงแม้ว่า แคสสินี พุ่งเข้าสู่ชั้นบรรยากาศของดาวเสาร์เมื่อวันที่ 15 กันยายน 2017 นักวิทยาศาสตร์ยังคงหลั่งไหลสิ่งที่มันเปิดเผยออกมา ตัวอย่างเช่นก่อนที่มันจะสิ้นสุดภารกิจ Cassini ได้จับภาพเมฆแปลก ๆ ที่ลอยอยู่เหนือขั้วโลกใต้ของไททันซึ่งประกอบด้วยอนุภาคน้ำแข็งไฮบริดที่เป็นพิษ การค้นพบนี้เป็นข้อบ่งชี้อีกอย่างหนึ่งของเคมีอินทรีย์ที่ซับซ้อนที่เกิดขึ้นในชั้นบรรยากาศของไททันและบนพื้นผิว
เนื่องจากคลาวด์นี้มองไม่เห็นด้วยตาเปล่ามันจึงเป็นสิ่งที่สังเกตได้เพียงเพราะ Composite Infrared Spectrometer (CIRS) ของ Cassini เครื่องมือนี้มองเห็นเมฆที่ระดับความสูงประมาณ 160 ถึง 210 กม. (100 ถึง 130 ไมล์) ซึ่งอยู่เหนือเมฆฝนมีเธนของโทรโพสเฟียร์ของไททัน มันยังครอบคลุมพื้นที่ขนาดใหญ่ใกล้ขั้วโลกใต้ระหว่างละติจูดระหว่าง 75 °และ 85 °
การใช้ลายนิ้วมือทางเคมีที่ได้จากเครื่องมือ CIRS นักวิจัยของนาซ่ายังทำการทดลองในห้องปฏิบัติการเพื่อสร้างองค์ประกอบทางเคมีของคลาวด์อีกครั้ง การทดลองเหล่านี้ระบุว่าเมฆนั้นประกอบไปด้วยโมเลกุลอินทรีย์ไฮโดรเจนไซยาไนด์และเบนซีน สารเคมีทั้งสองนี้ดูเหมือนจะรวมตัวกันเพื่อก่อตัวเป็นอนุภาคน้ำแข็งแทนที่จะถูกวางซ้อนทับกัน
สำหรับผู้ที่ใช้เวลากว่าทศวรรษที่ผ่านมาศึกษาบรรยากาศของไททันนี่เป็นสิ่งที่น่าสนใจและคาดไม่ถึง ในฐานะที่เป็น Carrie Anderson ผู้ร่วมวิจัย CIRS ที่ Goddard Space Flight Center ของนาซ่ากล่าวในแถลงการณ์ขององค์การนาซ่าเมื่อไม่นานมานี้:
“ ก้อนเมฆนี้แสดงถึงสูตรทางเคมีใหม่ของน้ำแข็งในชั้นบรรยากาศของไททัน สิ่งที่น่าสนใจคือน้ำแข็งที่เป็นพิษนี้สร้างขึ้นจากโมเลกุลสองโมเลกุลที่รวมตัวกันจากส่วนผสมที่หลากหลายของก๊าซที่ขั้วโลกใต้”
การปรากฏตัวของเมฆนี้รอบ ๆ ขั้วโลกใต้ของไททันก็เป็นอีกตัวอย่างหนึ่งของรูปแบบการหมุนเวียนทั่วโลกของดวงจันทร์ เรื่องนี้เกี่ยวข้องกับกระแสน้ำอุ่นของก๊าซที่ถูกส่งมาจากซีกโลกที่กำลังประสบกับฤดูร้อนถึงฤดูหนาวที่สัมผัสกับซีกโลก รูปแบบนี้กลับทิศทางเมื่อฤดูกาลเปลี่ยนแปลงซึ่งนำไปสู่การสะสมของเมฆรอบ ๆ ขั้วใดก็ตามที่กำลังประสบกับฤดูหนาว
เมื่อยานแคสสินีมาถึงดาวเสาร์ใน 20o4 ซีกโลกทางเหนือของไททันกำลังประสบกับฤดูหนาวซึ่งเริ่มขึ้นในปี 2547 นี่เป็นหลักฐานจากการสะสมของเมฆรอบขั้วเหนือของมันซึ่งแคสสินีมองเห็นในช่วงแรก ในทำนองเดียวกันปรากฏการณ์เดียวกันนี้เกิดขึ้นรอบขั้วโลกใต้ใกล้ถึงจุดสิ้นสุดภารกิจของ Cassini
สิ่งนี้สอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาลของไททันซึ่งเกิดขึ้นประมาณเจ็ดปีโลก - หนึ่งปีบนไททันประมาณ 29.5 ปีโลก โดยปกติแล้วเมฆที่ก่อตัวขึ้นในชั้นบรรยากาศของไททันมีโครงสร้างเป็นชั้นซึ่งก๊าซชนิดต่าง ๆ จะควบแน่นเป็นเมฆน้ำแข็งที่ระดับความสูงต่างกัน รูปแบบใดนั้นขึ้นอยู่กับว่ามีไอน้ำมากแค่ไหนและอุณหภูมิ - ซึ่งจะเย็นลงเรื่อย ๆ ใกล้กับพื้นผิว
อย่างไรก็ตามในบางครั้งเมฆชนิดต่าง ๆ สามารถก่อตัวในระดับความสูงหรือร่วมกับเมฆประเภทอื่น ๆ เรื่องนี้ดูเหมือนจะเป็นกรณีที่เมื่อมันมาถึงเมฆขนาดใหญ่ของไฮโดรเจนไซยาไนด์และเบนซีนที่ถูกเห็นอยู่เหนือขั้วใต้ หลักฐานของเมฆนี้มาจากการสังเกตไททันสามชุดที่ทำด้วยเครื่องมือ CIRS ซึ่งเกิดขึ้นระหว่างเดือนกรกฎาคมถึงเดือนพฤศจิกายนปี 2015
เครื่องมือ CIRS ทำงานโดยการแยกแสงอินฟราเรดออกเป็นสีส่วนประกอบจากนั้นทำการวัดความแข็งแกร่งของสัญญาณเหล่านี้ในช่วงความยาวคลื่นที่แตกต่างกันเพื่อกำหนดสถานะของสารเคมี ก่อนหน้านี้มันถูกใช้เพื่อระบุการปรากฏตัวของเมฆน้ำแข็งไฮโดรเจนไซยาไนด์เหนือขั้วโลกใต้เช่นเดียวกับสารเคมีพิษอื่น ๆ ในสตราโตสเฟียร์ของดวงจันทร์
ในฐานะ F. Michael Flasar ผู้วิจัยหลักของ CIRS ที่ Goddard กล่าวว่า:
“ CIRS ทำหน้าที่เป็นเทอร์โมมิเตอร์แบบตรวจจับระยะไกลและเป็นหัววัดทางเคมีเลือกเก็บรังสีความร้อนที่ปล่อยออกมาจากก๊าซแต่ละชนิดในบรรยากาศ และเครื่องดนตรีทำมันจากระยะไกลขณะผ่านดาวเคราะห์หรือดวงจันทร์”
อย่างไรก็ตามเมื่อตรวจสอบข้อมูลการสังเกต“ ลายนิ้วมือ” ทางเคมีแอนเดอร์สันและเพื่อนร่วมงานของเธอสังเกตเห็นว่าสเปคตรัมของเมฆน้ำแข็งไม่ตรงกับสารเคมีแต่ละชนิด ทีมวิจัยได้เริ่มทำการทดลองในห้องปฏิบัติการโดยที่มีการรวมกันของก๊าซในห้องที่จำลองสภาพบรรยากาศของสตราโตสเฟียร์ของไททัน
หลังจากการทดสอบสารเคมีที่แตกต่างกันในที่สุดพวกเขาก็พบหนึ่งที่ตรงกับลายเซ็นอินฟราเรดที่สังเกตโดย CIRS ในตอนแรกพวกเขาพยายามปล่อยให้ก๊าซควบแน่นหนึ่งตัวต่อหน้ากัน แต่พบว่าได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดเมื่อได้รับการแนะนำให้รู้จักกับทั้งสองก๊าซในเวลาเดียวกัน เพื่อความเป็นธรรมนี่ไม่ใช่ครั้งแรกที่แอนเดอร์สันและเพื่อนร่วมงานของเธอค้นพบน้ำแข็งที่ควบแน่นในข้อมูล CIRS
ตัวอย่างเช่นการสังเกตที่คล้ายกันเกิดขึ้นใกล้กับขั้วโลกเหนือในปี 2005 ประมาณสองปีหลังจากที่ซีกโลกเหนือประสบกับอายันฤดูหนาวของมัน ในเวลานั้นเมฆน้ำแข็งถูกตรวจพบที่ระดับความสูงต่ำกว่ามาก (ต่ำกว่า 150 กม. หรือ 93 ไมล์) และแสดงรอยนิ้วมือทางเคมีของไฮโดรเจนไซยาไนด์และ caynoacetylene ซึ่งเป็นหนึ่งในโมเลกุลอินทรีย์ที่ซับซ้อนมากขึ้นในชั้นบรรยากาศของไททัน
ความแตกต่างระหว่างสิ่งนี้และการตรวจจับล่าสุดของคลาวด์ไฮบริดตามแอนเดอร์สันทำให้ความแตกต่างของฤดูกาลเปลี่ยนแปลงระหว่างขั้วเหนือและขั้วโลกใต้ ในขณะที่กลุ่มเมฆขั้วโลกเหนือที่พบในปี 2548 นั้นถูกพบเห็นประมาณสองปีหลังจากอายันในฤดูหนาวทางเหนือแอนเดอร์สันและทีมงานของเธอได้ตรวจสอบเมื่อไม่นานมานี้เมื่อสองปีก่อนหน้านี้
ในระยะสั้นอาจเป็นไปได้ว่าส่วนผสมของก๊าซต่างกันเล็กน้อยในทั้งสองกรณีและ / หรือว่าเมฆทางเหนือมีโอกาสอุ่นขึ้นเล็กน้อยดังนั้นจึงเปลี่ยนองค์ประกอบของมันบ้าง ดังที่แอนเดอร์สันอธิบายการสังเกตเหล่านี้เป็นไปได้เนื่องจากหลายปีที่ภารกิจของแคสสินีใช้ไปกับดาวเสาร์:
“ ข้อดีอย่างหนึ่งของแคสสินีคือเราสามารถบินไททันได้อีกครั้งและอีกครั้งตลอดระยะเวลาของภารกิจสิบสามปีเพื่อดูการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา นี่เป็นส่วนสำคัญของภารกิจระยะยาว”
การศึกษาเพิ่มเติมจะต้องมีการกำหนดโครงสร้างของเมฆน้ำแข็งผสมเหล่านี้อย่างแน่นอนและแอนเดอร์สันและทีมของเธอมีความคิดบางอย่างเกี่ยวกับวิธีที่พวกเขาจะมอง สำหรับเงินของพวกเขานักวิจัยคาดว่าเมฆเหล่านี้จะมีลักษณะเป็นก้อนและไม่เป็นระเบียบแทนที่จะเป็นผลึกที่กำหนดไว้อย่างดีเช่นเมฆที่มีสารเคมีเดี่ยว
ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้านักวิทยาศาสตร์ของนาซ่าจะต้องใช้เวลาและพลังงานอย่างมากในการจัดเรียงข้อมูลทั้งหมดที่ได้รับจาก แคสสินี ภารกิจตลอดระยะเวลา 13 ปีของภารกิจ ใครจะรู้ว่ามีอะไรอีกที่พวกเขาจะตรวจพบก่อนที่พวกเขาจะหมดการเก็บรวบรวมข้อมูลอันมากมายของยานอวกาศ?
การอ่านในอนาคต: นาซ่า
