Credito d'immagine: Keck
Mentre l'astronave Cassini-Huygens si avvicina a un incontro di luglio con Saturno e la sua luna Titano, un team dell'Università della California, Berkeley, gli astronomi hanno prodotto uno sguardo dettagliato sulla copertura nuvolosa della luna e su ciò che vedrà la sonda Huygens mentre si tuffa nell'atmosfera di Titano per atterrare in superficie.
L'astronomo Imke de Pater e i suoi colleghi della UC Berkeley hanno usato l'ottica adattiva sul telescopio Keck alle Hawaii per immaginare la foschia di idrocarburi che avvolge la luna, scattando istantanee a varie altitudini da 150-200 chilometri in superficie. Hanno assemblato le immagini in un film che mostra ciò che Huygens incontrerà quando scenderà in superficie nel gennaio 2005, sei mesi dopo che l'astronave Cassini è entrata in orbita attorno a Saturno.
"Prima, potevamo vedere ogni componente della foschia ma non sapevamo dove fosse esattamente nella stratosfera o nella troposfera. Queste sono le prime immagini dettagliate della distribuzione della foschia con l'altitudine ", ha detto il chimico atmosferico Mate Adamkovics, uno studente laureato presso il College of Chemistry della UC Berkeley. "È la differenza tra una radiografia dell'atmosfera e una risonanza magnetica."
"Questo mostra cosa si può fare con i nuovi strumenti sul telescopio Keck", ha aggiunto de Pater, riferendosi allo spettrometro a infrarossi vicini (NIRSPEC) montato con il sistema di ottica adattiva. "Questa è la prima volta che viene girato un film, il che può aiutarci a comprendere la meteorologia su Titano".
Adamkovics e de Pater notano che anche dopo che Cassini ha raggiunto Saturno quest'anno, le osservazioni a terra possono fornire importanti informazioni su come l'atmosfera di Titano cambia nel tempo e su come la circolazione si accoppia con la chimica atmosferica per creare aerosol nell'atmosfera di Titano. Ciò sarà ancora più facile l'anno prossimo quando OSIRIS (spettro di imaging a raggi infrarossi per sopprimere l'OH) entrerà in linea presso i telescopi di Keck, ha affermato de Pater. OSIRIS è uno spettrografo a campo integrale nel vicino infrarosso progettato per il sistema di ottica adattiva di Keck che può campionare una piccola porzione rettangolare di cielo, a differenza di NIRSPEC, che campiona una fenditura e deve scansionare una macchia di cielo.
De Pater presenterà i risultati e il film giovedì 15 aprile in una conferenza internazionale in Olanda in occasione del 375 ° compleanno della scienziata olandese Christiaan Huygens. Huygens fu il primo "direttore scientifico" dell'Acad? Mie Fran? Aise e lo scopritore di Titano, la luna più grande di Saturno, nel 1655. La conferenza di quattro giorni, iniziata il 13 aprile, si svolge presso il Centro spaziale e tecnologico europeo a Noordwijk.
La missione Cassini-Huygens è una collaborazione internazionale tra tre agenzie spaziali - la National Aeronautics and Space Administration, l'Agenzia spaziale europea e l'Agenzia spaziale italiana - con il contributo di 17 nazioni. Fu lanciato dal Kennedy Space Center il 15 ottobre 1997. L'astronave arriverà a Saturno a luglio, con l'orbita Cassini che dovrebbe inviare i dati sul pianeta e le sue lune per almeno quattro anni. L'orbita inoltre trasmetterà i dati dalla sonda Huygens mentre si immerge nell'atmosfera di Titano e dopo che atterra in superficie il prossimo anno.
Ciò che rende Titano così interessante è la sua apparente somiglianza con una giovane Terra, un'età in cui presumibilmente la vita sorse e prima che l'ossigeno cambiasse la chimica del nostro pianeta. Le atmosfere di Titano e della Terra primitiva erano dominate da quasi la stessa quantità di azoto.
L'atmosfera di Titano ha una quantità significativa di gas metano, che viene alterata chimicamente dalla luce ultravioletta nell'atmosfera superiore, o stratosfera, per formare idrocarburi a catena lunga, che si condensano in particelle che creano una densa foschia. Questi idrocarburi, che potrebbero essere come petrolio o benzina, alla fine si depositano in superficie. Le osservazioni radar indicano aree piatte sulla superficie lunare che potrebbero essere pozze o laghi di propano o butano, ha detto Adamkovics.
Gli astronomi sono stati in grado di perforare la foschia degli idrocarburi per guardare la superficie utilizzando telescopi a terra con ottica adattiva o interferometria a chiazze, e con il telescopio spaziale Hubble, sempre con filtri che consentono ai telescopi di vedere attraverso le "finestre" nella foschia dove il metano non assorbe.
Immaginare la foschia stessa non è stato così facile, principalmente perché le persone hanno dovuto osservare a diverse lunghezze d'onda per vederlo ad altitudini specifiche.
"Fino ad ora, ciò che sapevamo sulla distribuzione della foschia veniva da gruppi separati usando tecniche diverse, filtri diversi", ha detto Adamkovics. "Otteniamo tutto ciò in una volta sola: la distribuzione 3D della foschia su Titano, quanto in ogni luogo del pianeta e quanto in alto nell'atmosfera, in un'unica osservazione."
Lo strumento NIRSPEC sul telescopio Keck misura contemporaneamente l'intensità di una banda di lunghezze d'onda del vicino infrarosso mentre scansiona circa 10 sezioni lungo la superficie di Titano. Questa tecnica consente la ricostruzione della foschia rispetto all'altitudine perché lunghezze d'onda specifiche devono provenire da specifiche altitudini o non sarebbero affatto visibili a causa dell'assorbimento.
Il film Adamkovics e de Pater messi insieme mostra una distribuzione della foschia simile a quella osservata in precedenza, ma più completa e assemblata in un modo più intuitivo. Ad esempio, la foschia nell'atmosfera sul Polo Sud è molto evidente, ad un'altitudine compresa tra 30 e 50 chilometri. Questa foschia è nota per formarsi stagionalmente e dissiparsi durante l '"anno" di Titano, che è di circa 29 1/2 anni terrestri.
La foschia stratosferica a circa 150 chilometri è visibile su una vasta area nell'emisfero settentrionale ma non nell'emisfero meridionale, un'asimmetria osservata in precedenza.
Nella tropopausa dell'emisfero meridionale, al confine tra l'atmosfera inferiore e la stratosfera a circa 42 chilometri di altitudine, è visibile la foschia dei cirri, analoga alla foschia dei cirri sulla Terra.
Le osservazioni sono state fatte il 19, 20 e 22 febbraio 2001 da de Pater e il collega Henry G. Roe del California Institute of Technology, e analizzate da Adamkovics utilizzando modelli realizzati da Caitlin A. Griffith dell'Università dell'Arizona, con co-autore SG Gibbard del Lawrence Livermore National Laboratory.
Il lavoro è stato sponsorizzato in parte dalla National Science Foundation e dal Technology Center for Adaptive Optics.
Fonte originale: UC Berkeley News Release
