Během svého průletu kolem Titanu v roce 2006 zachytila kosmická sonda Cassini některé z nejpodrobnějších snímků největšího měsíce Saturnu. Mezi nimi byl jeden znázorňující vznešené formace mraků nad severním pólem Titanu (zobrazeno výše). Je zajímavé, že tyto formace mraků mají silnou podobnost s těmi, které jsou vidět ve vlastní polární stratosféře Země.
Na rozdíl od Země jsou však tyto mraky složeny výhradně z kapalného metanu a ethanu. Vzhledem k neuvěřitelně nízkým teplotám Titanu – minus 185 °C (-300 °F) – není divu, že existuje tak hustá atmosféra kapalných uhlovodíků nebo že planetu pokrývají moře metanu.
Překvapivý však je fakt, že v této atmosféře existují i krystaly metanu. Osm let poté, co byly pořízeny fotografie severního pólu Titanu, astronomové dospěli k závěru, že tato oblast také obsahuje stopová množství metanového ledu.
„Myšlenka, že by se metanová mračna mohla tvořit tak vysoko na Titanu, je zcela nová,“ řekla Carrie Andersonová, vědecká pracovnice Cassini z Goddard Space Flight Center NASA v Greenbeltu ve státě Maryland a hlavní autorka studie. 'To předtím nikdo nepovažoval za možné.'
Na Titanu již byly identifikovány další stratosférické mraky, včetně oblaků etanu – chemické látky, která se tvoří po rozpadu metanu. Byly tam také nalezeny jemné mraky kyanoacetylenu a kyanovodíku, které vznikají při reakcích vedlejších produktů metanu s molekulami dusíku.
Ale mračna zmrzlého metanu byla ve stratosféře Titanu považována za nepravděpodobná. Protože troposféra zadržuje většinu vlhkosti, stratosférické mraky vyžadují extrémní chlad. Dokonce ani teplota ve stratosféře minus 203 °C (-333 °F), kterou pozorovala Cassini jižně od rovníku, nebyla dostatečně chladná, aby umožnila mizivému metanu v této oblasti atmosféry zkondenzovat na led.
Složený snímek atmosféry Titanu vytvořený pomocí modrých, zelených a červených spektrálních filtrů pro vytvoření vylepšeného barevného zobrazení. Obrazový kredit: NASA/JPL/Space Science Institute
Anderson a její spoluautor z Goddarda, Robert Samuelson, poznamenali, že teploty v nižší stratosféře Titanu nejsou stejné ve všech zeměpisných šířkách. To bylo založeno na datech získaných z kompozitního infračerveného spektrometru Cassini a radiového vědeckého nástroje kosmické lodi, které ukázaly, že teplota ve vysoké nadmořské výšce poblíž severního pólu byla mnohem nižší než jižně od rovníku.
Ukazuje se, že tento teplotní rozdíl – až 6 °C (11 °F) – je více než dostatečný k vytvoření metanového ledu.
Další pozorování oblačného systému Titanu podporují tento závěr, například jak se některé oblasti zdají hustší než jiné a větší detekované částice mají správnou velikost pro metanový led. Potvrdili také, že očekávané množství metanu – 1,5 %, což stačí k vytvoření ledových částic – je přítomno v nižší polární stratosféře.
A co víc, pozorování potvrzuje určité modely toho, jak se předpokládá, že atmosféra Titanu funguje.
Podle tohoto modelu má Titan globální cirkulační vzorec, ve kterém teplý vzduch na letní polokouli vyvěrá z povrchu a vstupuje do stratosféry a pomalu si razí cestu k zimnímu pólu. Tam vzduchová hmota klesá zpět dolů a při sestupu se ochlazuje, což umožňuje vytvoření mraků stratosférického metanu.
„Cassini neustále shromažďuje důkazy o tomto modelu globální cirkulace a identifikace tohoto nového metanového mraku je dalším silným indikátorem toho, že proces funguje tak, jak si myslíme, že funguje,“ řekl Michael Flasar, Goddardův vědec a hlavní řešitel pro Cassini Composite Infrared. Spektrometr (CIRS).
Podobně jako pozemské stratosférické mraky se i mrak metanu na Titanu nacházel poblíž zimního pólu, nad 65 stupni severní šířky. Anderson a Samuelson odhadují, že tento typ oblačného systému – který nazývají mračna metanu vyvolaná poklesem (nebo zkráceně SIMC) – by se mohl vyvinout ve výšce 30 000 až 50 000 metrů (98 000 až 164 000 stop) nad povrchem Titanu.
„Titan nepřestává udivovat přírodními procesy podobnými těm na Zemi, které však zahrnují materiály odlišné od naší známé vody,“ řekl Scott Edgington, zástupce projektového vědce Cassini v laboratoři Jet Propulsion Laboratory (JPL) NASA v Pasadeně v Kalifornii. 'Jak se blížíme k jižnímu zimnímu slunovratu na Titanu, budeme dále zkoumat, jak se tyto procesy tvorby mraků mohou lišit v závislosti na ročním období.'
Výsledky této studie jsou k dispozici online v listopadovém vydáníIkar.
Další čtení: NASA/GSC