Falsfärgbilder av Titan erhållna av Cassini-Huygens Visual Infrared Mapping Spectrometer. Bildkredit: Klicka för att förstora
Med hjälp av nyligen observerade Cassini-, Huygens- och jordbaserade observationer har forskare kunnat skapa en datormodell som förklarar bildandet av flera typer av etan- och metanmoln på Titan.
Moln har nyligen observerats på Titan, Saturnus största måne, genom den tjocka disen, med hjälp av nära-infraröd spektroskopi och bilder av sydpolen och tempererade regioner nära 40? Söder. Nya observationer från jordbaserade teleskop och NASA / ESA / ASI Cassini rymdskepp ger nu en inblick i molnklimatologi.
Ett europeiskt team under ledning av Pascal Rannou från Service d? Aeronomie, IPSL Universite de Versailles-St-Quentin, Frankrike, har utvecklat en allmän cirkulationsmodell som kopplar dynamik, dis och molnfysik för att studera Titan-klimatet och gör det möjligt för oss att förstå hur de viktigaste molnfunktionerna som observeras produceras.
Denna klimatmodell tillåter också forskare att förutsäga molnfördelningen under hela Titan-året (30 markår), och särskilt under de kommande åren av Cassini-observationer.
Voyager-uppdragen i början av 1980-talet gav de första indikationerna på kondensatmoln på Titan. På grund av de kalla temperaturerna i månens atmosfär (tropopause) antogs det att de flesta av de organiska kemikalierna som bildades i den övre atmosfären genom fotokemi skulle kondensera till moln medan de sjönk. Metan skulle också kondensera i höga höjder, troddes det, efter att ha transporterats från ytan.
Sedan dess skapades flera endimensionella modeller av Titans atmosfär inklusive sofistikerade mikrofysikmodeller för att förutsäga bildningen av droppar etan och metan. På liknande sätt hade metancykeln studerats separat i en cirkulationsmodell, men utan molnmikrofysik.
Dessa studier fann generellt att metanmoln kunde utlösas när luftpaket kyldes medan de rör sig uppåt eller från ekvatorn till pol. Men dessa modeller fångade knappast de fina detaljerna i molncyklerna metan och etan.
Vad Rannous team har gjort är att kombinera en molnmikrofysisk modell till en allmän cirkulationsmodell. Teamet kan nu identifiera och förklara bildandet av flera typer av etan- och metanmoln, inklusive de södra polära och sporadiska molnen i de tempererade regionerna, särskilt vid 40? S på sommaren.
Forskarna fann att de förutsagda fysiska egenskaperna hos molnen i deras modell matchade väl med de senaste observationerna. Metanmoln som har observerats hittills visas på platser där stigande luftrörelser förutses i sin modell.
Det observerade södra polära molnet visas högst upp i en viss 'Hadley-cell', eller massan av vertikalt cirkulerande luft, exakt där förutsagd vid sydpolen i en höjd av cirka 20-30 kilometer.
De återkommande stora zonala (längdriktningen) molnen vid 40? S och de linjära och diskreta molnen som uppträder i de lägre breddegraderna är också korrelerade med den stigande delen av liknande cirkulationscell i troposfären, medan mindre moln på låga breddegrader, liknande de linjära och diskreta molnen som redan observerats av Cassini är snarare producerade av blandningsprocesser.
“Moln i vår cirkulationsmodell förenklas nödvändigtvis relativt de verkliga molnen, men de viktigaste molnfunktionerna som förutspås hittar en motsvarighet i verkligheten.
"Genomgående producerar vår modell moln på platser där molnen faktiskt observeras, men den förutsäger också moln som inte har eller inte har observerats," sade Pascal Rannou.
Titans molnmönster verkar likna det för de viktigaste molnmönstren på Jorden och Mars. De förbryllande molnen på 40? S produceras av den stigande grenen av en Hadley-cell, precis som tropiska moln är i den intertropiska konvergenszonen (ITCZ), som på jorden och Mars.
Polära moln - producerade av ‘polära celler’ - liknar dem som produceras på mellanlängder på jorden. Å andra sidan visas moln bara på vissa longitud. Detta är ett specifikt drag i Titan-molnen och kan bero på en tidvatteneffekt från Saturnus. Det dynamiska ursprunget för molnfördelning på Titan är lätt att testa.
Molnighetsprognos för de kommande åren kommer att jämföras med observationer gjorda av Cassini och markbaserade teleskop. Specifika händelser kommer definitivt att bevisa cirkulationens roll på molndistributionen.
Originalkälla: ESA Portal
