ภาพสีไททันของไททันที่ได้จากสเปกโตรมิเตอร์การแมปอินฟาเรดของ Visual Cassini-Huygens เครดิตรูปภาพ: คลิกเพื่อดูภาพขยาย
นักวิทยาศาสตร์สามารถสร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์ซึ่งอธิบายการก่อตัวของอีเทนและเมฆมีเธนหลายชนิดบนไททันเมื่อใช้ Cassini, Huygens และการสำรวจบนพื้นโลก
เมื่อไม่นานมานี้มีการพบเมฆบนไททันดวงจันทร์ที่ใหญ่ที่สุดของดาวเสาร์ผ่านหมอกควันหนาโดยใช้สเปกโทรสโกปีใกล้อินฟราเรดและภาพของขั้วโลกใต้และภูมิภาคอบอุ่นใกล้กับ 40 องศา ภาคใต้ การสำรวจล่าสุดจากกล้องโทรทรรศน์บนโลกและยานอวกาศของนาซา / ESA / ASI Cassini กำลังให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับสภาพอากาศบนคลาวด์
ทีมยุโรปนำโดย Pascal Rannou ของ Service d? Aeronomie, IPSL Universite de Versailles-St-Quentin, ฝรั่งเศส, ได้พัฒนารูปแบบการไหลเวียนทั่วไปที่คู่การเปลี่ยนแปลงพลศาสตร์หมอกควันและฟิสิกส์ของเมฆเพื่อศึกษาสภาพภูมิอากาศไททันและช่วยให้เราเข้าใจว่า คุณสมบัติหลักของคลาวด์ที่สังเกตได้นั้นถูกสร้าง
แบบจำลองสภาพภูมิอากาศนี้ยังช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ทำนายการกระจายตัวของเมฆสำหรับไททันที่สมบูรณ์ (30 ปีบนพื้นโลก) และโดยเฉพาะอย่างยิ่งในปีถัดไปของการสังเกตการณ์ของแคสสินี
ภารกิจของวอยเอเจอร์ในช่วงต้นทศวรรษ 1980 เป็นตัวบ่งชี้แรกของเมฆควบแน่นบนไททัน เนื่องจากอุณหภูมิที่เย็นจัดในบรรยากาศของดวงจันทร์ (tropopause) จึงสันนิษฐานว่าสารอินทรีย์ส่วนใหญ่ที่เกิดขึ้นในชั้นบรรยากาศโดยแสงเคมีจะควบแน่นเป็นก้อนเมฆในขณะที่กำลังจม มีเธนจะควบแน่นที่ระดับความสูงซึ่งเชื่อกันว่าถูกขนส่งจากพื้นผิว
ตั้งแต่นั้นเป็นต้นมาแบบจำลองหนึ่งมิติหลายมิติของชั้นบรรยากาศของไททันรวมถึงแบบจำลองทางฟิสิกส์ขนาดเล็กที่ซับซ้อนได้ถูกสร้างขึ้นเพื่อทำนายการก่อตัวของหยดอีเทนและมีเธน ในทำนองเดียวกันวัฏจักรของมีเธนได้รับการศึกษาแยกต่างหากในแบบจำลองการไหลเวียน แต่ไม่มี microphysics บนคลาวด์
การศึกษาเหล่านี้พบว่าเมฆมีเธนสามารถถูกกระตุ้นได้เมื่อพัสดุอากาศเย็นลงในขณะเคลื่อนที่ขึ้นหรือจากเส้นศูนย์สูตรไปยังขั้วโลก อย่างไรก็ตามโมเดลเหล่านี้แทบจะไม่สามารถบันทึกรายละเอียดที่ดีของวัฏจักรควันมีเธนและอีเธนได้
สิ่งที่ทีมของ Rannou ได้ทำคือการรวมโมเดล microphysical บนคลาวด์เข้ากับโมเดลการหมุนเวียนทั่วไป ตอนนี้ทีมสามารถระบุและอธิบายการก่อตัวของอีเทนและมีเธนเมฆหลายชนิดรวมถึงเมฆขั้วโลกใต้และประปรายในพื้นที่พอสมควรโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ 40? S ในซีกโลกฤดูร้อน
นักวิทยาศาสตร์พบว่าคุณสมบัติทางกายภาพที่คาดการณ์ไว้ของเมฆในแบบจำลองของพวกเขาตรงกับการสังเกตการณ์เมื่อไม่นานมานี้ มีเธนเมฆที่สังเกตเห็นจนถึงปัจจุบันปรากฏขึ้นในสถานที่ซึ่งการเคลื่อนที่ของอากาศที่เพิ่มขึ้นนั้นถูกทำนายในแบบจำลองของมัน
เมฆขั้วโลกใต้ที่สังเกตปรากฏขึ้นที่ด้านบนของ 'Hadley cell' หรือมวลของอากาศที่ไหลเวียนในแนวตั้งตรงตามที่ทำนายไว้ที่ขั้วโลกใต้ที่ระดับความสูงประมาณ 20-30 กิโลเมตร
เมฆขนาดใหญ่ที่เกิดซ้ำ (ทิศทางตามแนวยาว) ที่ 40? S และเมฆเชิงเส้นและไม่ต่อเนื่องที่ปรากฏในละติจูดที่ต่ำกว่าก็มีความสัมพันธ์กับส่วนที่เพิ่มขึ้นของเซลล์การไหลเวียนที่คล้ายกันในโทรโพสเฟียร์ในขณะที่เมฆขนาดเล็กที่ละติจูดต่ำคล้ายกับเมฆเชิงเส้นและไม่ต่อเนื่อง กระบวนการผสม
“ เมฆในแบบจำลองการไหลเวียนของเรานั้นจำเป็นต้องทำให้ง่ายขึ้นเมื่อเทียบกับเมฆจริงอย่างไรก็ตามคุณลักษณะของเมฆหลักที่คาดการณ์ไว้จะพบคู่ที่เหมือนจริง
“ แบบจำลองของเราสร้างเมฆอย่างสม่ำเสมอในสถานที่ที่สังเกตเมฆจริง ๆ แต่มันก็ทำนายเมฆที่ยังไม่ได้สังเกตหรือยัง” Pascal Rannou กล่าว
รูปแบบเมฆของไททันดูเหมือนจะคล้ายกับรูปแบบเมฆหลักบนโลกและดาวอังคาร เมฆทำให้งงที่ 40? S นั้นผลิตโดยสาขาที่สูงขึ้นของเซลล์ Hadley เหมือนกับเมฆเขตร้อนที่อยู่ในเขต Intertropical Convergence (ITCZ) เหมือนกับบนโลกและดาวอังคาร
เมฆขั้วโลก - ผลิตโดย 'เซลล์โพลาร์' - คล้ายกับที่เกิดขึ้นที่ละติจูดกลางของโลก ในทางกลับกันเมฆจะปรากฏเฉพาะที่แนวยาว นี่เป็นคุณลักษณะเฉพาะของเมฆไททันและอาจเนื่องมาจากผลกระทบของดาวเสาร์ ต้นกำเนิดของการกระจายแบบไดนามิกบนไททันนั้นง่ายต่อการทดสอบ
การคาดคะเนความขุ่นมัวในไม่กี่ปีข้างหน้าจะถูกนำไปเปรียบเทียบกับการสำรวจของ Cassini และกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดิน เหตุการณ์ที่เฉพาะเจาะจงจะพิสูจน์บทบาทของการไหลเวียนบนการกระจายคลาวด์อย่างแน่นอน
แหล่งดั้งเดิม: ESA Portal
