När de förberedde sig för Cassinis besök i Saturnus månen Titan, förväntade forskare att se platsen försvunnen i etan - en biprodukt av metans nedbrytning. Det är möjligt att detta moln regnar ner etan på sommaren och sedan kondenserar runt polen på vintern och samlas som is.
Cassinis Visual and Infrared Mapping Spectrometer (VIMS) har upptäckt vad som verkar vara ett massivt etanmoln som omger Titans nordpol. Molnet kan snöa etansnöflingor i metansjöar nedan.
Molnet kan vara den ledtråd som behövs för att lösa ett pussel som har förvirrat forskare som hittills har sett litet bevis på ett slöja med etanmoln och ytvätskor som ursprungligen trodde tillräckligt omfattande för att täcka hela Titans yta med ett 300 meter djupt hav .
Innan Cassini-Huygens uppdrag började besöka Titan 2004, "Vi förväntade oss se massor av etan - stora etanmoln på alla breddegrader och omfattande hav på ytan av Saturns jättemåne Titan," sa University of Arizona planetforskare Caitlin Griffith.
Det beror på att ultraviolett ljus i solen bryter ned irreversibelt metan i Titans mestadels kväveatmosfär. Etan är den absolut rikaste biprodukten när metan bryts ned. Om metan har varit en beståndsdel i atmosfären under hela Titans livslängd på 4,5 miljarder år - och det fanns ingen anledning att misstänka att det inte hade gjort det - skulle den stora månen vara full av etanhav, teoretiserade forskare.
NASA: s Cassini-rymdfarkoster hittade sjöar i Titans nordliga arktiska breddegrader på en flyby den 22 juli förra året. Men "Vi vet nu att Titans yta till stor del saknar sjöar och hav," sade Griffith. Hon är medlem i UA-baserade Cassini VIMS-teamet, leds av professor Robert Brown från UA: s Lunar and Planetary Lab.
Den saknade etanen är desto mer mystisk eftersom Cassini-bilder tyder på att andra mindre rikliga fasta utfall från de fotokemiska reaktionerna i Titans atmosfär har bildat sanddyner och täckt kratrar på ytan, sade Griffith.
VIMS gjorde den första upptäckten av Titans enorma polära etanmoln när det undersökte Titans höga nordliga breddegrader på Cassini flybys i december 2004, augusti 2005 och september 2005.
VIMS upptäckte cirrusmoln som ett ljust band i höjder mellan 30 km och 60 km vid kanten av Titans arktiska cirkel, mellan 51 grader och 69 grader nordlig latitud. VIMS såg bara en del av molnet eftersom större delen av den norra polära regionen är i vinterens skugga och kommer inte att vara helt upplyst förrän 2010, konstaterade Griffith.
"Våra observationer innebär att ytan avlagras av etan bör hittas specifikt vid polerna, snarare än globalt fördelat över Titans skiva som tidigare antagits," sade Griffith. "Det kan delvis förklara bristen på flytande etanhav och moln på Titans mitt- och undre breddegrader."
”Vi tror att etan regnar eller, om temperaturen är tillräckligt sval, snöar på nordpolen just nu. När säsongerna växlar förväntar vi oss att etan kondenserar vid sydpolen under vintern, sade Griffith. Om polära förhållanden är lika svala som förutsägelser säger, kan etan samlas som polär is.
Etan upplöses i metan, vilket forskare förutspår att det regnar från atmosfären på nordpolen under den svala vintern. "Under de polära vintrarna förväntar vi oss att lågländerna vaggar metan-sjöar som är rika med etan," konstaterade Griffith. "Kanske är det dessa sjöar som nyligen har avbildats av Cassini."
Om etan producerades i dagens takt över hela Titans hela livstid, skulle totalt två kilometer etan ha fallit ut över polerna. Men det verkar osannolikt, sa Griffith.
Forskare har inga direkta bevis för polära mössor av etanis. Titans nordpol ligger i vintermörker, och Cassini-kameror har ännu inte sett det i reflekterat ljus. Cassini-kameror har avbildat Titans sydpol. "Morfologin som ses på dessa bilder tyder inte på en polar iskappa på två kilometer, men bilderna visar flödesfunktioner," sade Griffith.
"Vi kommer att börja göra fler polära pass under de kommande månaderna," tillade hon. "I slutet av nästa år kommer Cassini att ha spelat in den första polära temperaturprofilen för Titan, som kommer att berätta för oss hur kalla förhållanden är vid polen."
Griffith är första författare till artikeln, "Evidence for a Polar Ethane Cloud on Titan", publicerad i den aktuella (september 15) utgåvan av Science. Paulo Pinteado och VIMS-teamledare Robert Brown från UA och forskare från Frankrike, Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Kalifornien, U.S. Geological Survey, Cornell University, NASA Ames Research Center, Portugal och Tyskland är medförfattare.
Griffith, Pinteado och Robert Kursinski från UA samarbetade tidigare i studier av de tusen mil långa metanmoln som band Titan på sydliga breddegrader. De drog slutsatsen från analys av VIMS-bilder att dessa starkt lokaliserade, konvektiva moln, som är sammansatta av metan, är resultatet av sommaruppvärmning mycket som åskväder bildas på jorden.
VIMS-instrumentet är en bildspektrometer som producerar en speciell datauppsättning som kallas en bildkub. Det tar en bild av ett objekt i många färger samtidigt. En vanlig videokamera tar bilder i tre primärfärger (röd, grön och blå) och kombinerar dem för att producera bilder sett av det mänskliga ögat. VIMS-instrumentet tar bilder i 352 separata våglängder eller färger, som sträcker sig över en färgrik som ligger långt bortom de synliga för människor. Alla material reflekterar ljus på ett unikt sätt. Så molekyler av alla element eller föreningar kan identifieras med våglängderna som de reflekterar eller absorberar, deras "signatur" -spektra.
Cassini-Huygens-uppdraget är ett samarbetsprojekt från NASA, Europeiska rymdorganisationen och den italienska rymdbyrån. Jet Propulsion Laboratory, en avdelning vid California Institute of Technology i Pasadena, Kalifornien, hanterar uppdraget för NASA: s Science Mission Directorate, Washington, C. Cassini-banan och dess två kameror ombord designades, utvecklades och monterades vid JPL. Visual och Infrared Mapping Spectrometer-teamet är baserat vid University of Arizona i Tucson.
Originalkälla: University of Arizona News Release
