Estações do Titan de Saturno - Estranhamente Espelho da Terra

Um conjunto de novos estudos, muitos dos quais baseiam em dados da sonda Cassini da NASA, revelam detalhes fascinantes na imagem emergente de como lua de Saturno Titã muda com as estações e até mesmo durante o dia. Os trabalhos, publicados na revista Planetary and Space Science em uma edição especial intitulada "Titan através do Tempo", mostram como esta a maior lua de Saturno é um primo - embora um primo muito peculiar - da Terra.

"Como um todo, esses papéis nos dar algumas novas peças no quebra-cabeça que é Titan", disse Conor Nixon, um cientista da equipe Cassini no Goddard Space Flight Center em Greenbelt, Maryland, que co-editou a questão especial com Ralph Lorenz, um cientista da equipe Cassini com base na Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, Laurel, Md. "Eles nos mostram em detalhes como a atmosfera de Titã e de superfície se comportam como da Terra -. com nuvens, chuva vales, rios e lagos Eles nos mostram que as estações mudam, também, em Titã, embora de maneiras inesperadas. "

Um trabalho liderado por Stephane Le Mouelic, um associado da equipe Cassini no Centro Nacional Francês de Pesquisa Científica (CNRS) na Universidade de Nantes, destaca o tipo de mudanças sazonais que ocorrem no Titan com um conjunto de melhor a aparência ainda no vasto norte nuvem polar.

Uma seleção recém-publicado de imagens, mostradas na parte inferior da página, feitas a partir de dados coletados pelo espectrômetro da Cassini mapeamento visual e infravermelho longo de cinco anos - mostra como a nuvem dizimadas e retirou-se como o inverno virou-se para primavera no hemisfério norte.

Cassini detectado pela primeira vez a nuvem, que os cientistas pensam que é composto de etano, logo após sua chegada ao sistema de Saturno em 2004. A primeira oportunidade muito boa para o aparelho para observar o meia-luz pólo norte ocorreu em dezembro de 2006. Nessa altura, a nuvem apareceu para cobrir o pólo norte completamente para baixo a cerca de 55 graus de latitude norte. Mas em 2009 imagens, a cobertura de nuvens tinha tantas lacunas que unveiled a visão da Cassini no mar de hidrocarbonetos conhecido como Kraken Mare e lagos circunvizinhos.

"Snapshot pelo instantâneo, essas imagens cientistas da Cassini dar provas concretas de que mudanças da atmosfera de Titã com as estações do ano", disse Le Mouelic. "Nós não podemos esperar para ver mais da superfície, em particular na terra do norte de lagos e mares."

Nos dados recolhidos pelo espectrómetro da Cassini mapeamento composto infravermelho para analisar as temperaturas na superfície de Titã, não só os cientistas vêem mudança sazonal na Titan, mas também viu no dia-a-noite mudanças de temperatura da superfície pela primeira vez. O trabalho, liderado por Valéria Cottini, um associado de Cassini com base em Goddard, utilizou dados coletados em um comprimento de onda que penetrou névoa espessa de Titã para ver a superfície da lua. Como na Terra, a temperatura da superfície de Titã, que é geralmente nas frias meados de 90 kelvins (cerca de menos 288 graus Fahrenheit), foi significativamente mais quente no final da tarde de volta do amanhecer.

"Embora a diferença de temperatura - 1,5 kelvins - é menor do que aquilo que estamos acostumados na Terra, a descoberta mostra ainda que a superfície de Titã se comporta de formas familiares aos terráqueos nós", disse Cottini. "Vemos agora como o dia Titan longo (cerca de 16 dias da Terra) revela-se através das nuvens."

Um terceiro, por Domingos Fortes, um pesquisador fora baseado na University College London, Inglaterra, aborda o mistério de longa data da estrutura do interior de Titã e sua relação com a gama impressionantemente parecido com a Terra de características geológicas observadas na superfície. Fortes construiu um conjunto de modelos do interior de Titã, e compararam com os dados recém-adquiridos da ciência da Cassini rádio experimento.

O trabalho mostra interior da Lua está parcialmente ou possivelmente até mesmo totalmente diferenciada. Isto significa que o núcleo é mais denso do que as partes exteriores da lua, embora menos denso do que o esperado. Isto pode ser porque o núcleo ainda contém uma grande quantidade de gelo ou porque as rochas reagiram com água para formar baixa densidade minerais.

Terra e outros planetas terrestres são totalmente diferenciadas e ter um núcleo de ferro denso. Modelo Fortes ", no entanto, exclui um núcleo metálico no interior de Titã e concorda com os dados da Cassini magnetômetro que sugere um interior relativamente fresco e úmido rochoso. O novo modelo também destaca a dificuldade em explicar a presença de gases importantes em atmosfera de Titan, tais como metano e árgon-40, uma vez que não parece ser capaz de escapar do núcleo.

Titan é coberto em carbono-rolamento material - "é uma fábrica gigante de produtos químicos orgânicos", segundo Ralph Lorenz, da Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory. "Estamos vida baseada em carbono, e compreender quão longe ao longo da cadeia de complexidade em relação à vida que a química pode ir em um ambiente como Titã será importante na compreensão das origens da vida em todo o universo."

"Quando projetamos a turnê original para a nave espacial Cassini, nós realmente não sabíamos o que iria encontrar, especialmente em Encélado e Titã", disse Dennis Matson, cientista do projeto do JPL Cassini.

Ao contrário da Terra, lagos de Titã, rios e chuvas são compostas por metano e etano, e as temperaturas chegam a um frio de menos 180 graus Celsius (menos 290 graus Fahrenheit). Embora os limites densa atmosfera de Titã de visualização da superfície, a cobertura de radar da Cassini de alta resolução de imagem e pelo espectrômetro infravermelho deram aos cientistas uma melhor aparência.

Titan tem centenas de vezes mais hidrocarbonetos líquidos que todo o petróleo conhecido e reservas de gás natural na Terra, de acordo com novos dados da sonda Cassini da NASA. A chuva hidrocarbonetos do céu, coletando em vastos depósitos que formam lagos e dunas.

Em um olho popping menos 179 graus Celsius (menos 290 graus Fahrenheit), Titã tem uma superfície de hidrocarbonetos líquidos na forma de metano e etano com tholins acreditado para fazer as suas dunas. O termo "tholins", cunhado por Carl Sagan em 1979, descrever as moléculas orgânicas complexas no coração da química prebiótica.

Cassini mapeou cerca de 20 por cento da superfície de Titã com radar. Várias centenas de lagos e mares têm sido observadas, com cada uma das várias dúzias estimado para conter o líquido mais do que o óleo de hidrocarbonetos da Terra e as reservas de gás. Dunas escuras que correm ao longo do equador contêm um volume de orgânicos centenas de vezes maiores do que as reservas de carvão da Terra.

As reservas provadas de gás natural na Terra total de 130 bilhões de toneladas, o suficiente para fornecer 300 vezes a quantidade de energia a todos os Estados Unidos utiliza anualmente para o aquecimento residencial, refrigeração e iluminação. Dezenas de lagos de Titã individualmente têm o equivalente a, pelo menos, essa energia tanto na forma de metano e etano.

"Esta estimativa global é baseada principalmente em pontos de vista dos lagos das regiões polares setentrionais. Assumimos que o sul poderia ser semelhante, mas realmente ainda não sabemos quanto líquido existe", disse Lorenz. Radar da Cassini observou a região polar sul apenas uma vez, e apenas dois pequenos lagos eram visíveis. As observações futuras dessa área são planejadas durante a missão da Cassini proposta estendida.

"Sabemos também que alguns lagos são mais de 10 metros mais ou menos profunda, porque eles aparecem literalmente breu para o radar. Se eles eram superficiais, veríamos o fundo, e nós não", disse Lorenz.

A questão de quanto líquido está na superfície é uma uma importante porque o metano é um gás estufa forte em Titan, bem como na Terra, mas há muito mais do que em Titan. Se todo o líquido observado em Titã é metano, duraria apenas alguns milhões de anos, porque, como fugas de metano na atmosfera de Titã, se decompõe e escapa para o espaço. Se o metano foram a correr para fora, Titã poderia tornar-se muito mais frio. Os cientistas acreditam que o metano pode ser fornecido para a atmosfera por ventilação do interior em erupções criovulcânicas. Se assim for, a quantidade de metano, ea temperatura em Titã, pode ter flutuado dramaticamente no passado.

Titã tem água congelada tão duro como granito e Grandes Lagos porte corpos alimentados por um ciclo completo de líquido, bem como o ciclo hidrológico na Terra, mas composta de metano e etano em vez de água. O metano e etano, as moléculas de hidrocarbonetos mais simples, pode reunir-se em estruturas fantasticamente complexos. Desde hidrocarbonetos complexos formam a base da vida na Terra, os cientistas estão se perguntando se a química de hidrocarbonetos em Titã poderia ter cruzado o abismo da matéria inanimada para alguma forma de vida?

Titan tem sido considerado um "mundo único no sistema solar" desde 1908, quando, o astrônomo espanhol, José Comas Solá y, descobriu que ele tinha uma atmosfera, algo inexistente em outras luas.

Parece perfeitamente apropriado que um dos principais candidatos para a vida em nosso sistema solar. Titan pode ser visto como uma Terra primitiva-modelo. E 100% de todos os Terras conhecidas têm vida impressionante sobre eles. A temperatura significativamente mais baixa é um pouco de uma pedra de tropeço (é dez vezes mais longe do sol como nós), mas há uma forte possibilidade de vida microbiana subterrânea - "A vida poderia acontecer" ou mesmo um prebiótico ambiente.

Se um viajante do espaço sempre visita Titan, eles vão encontrar um mundo onde as temperaturas mergulhar para menos 274 graus centígrados, as chuvas de metano do céu e as dunas de gelo ou alcatrão cobrir regiões mais áridas do planeta - uma imagem de espelho frio de clima tropical da Terra, de acordo com cientistas da Universidade de Chicago.

Gelo de Titã é mais forte do que a maioria bedrock encontrado na terra, mas é mais frágil, fazendo com que a corroer mais facilmente, de acordo com pesquisa realizada pela San Francisco State University Professor Assistente Leonard Sklar. Sklar e sua equipe desenvolveram novas medições de testes no gelo tão frio quanto menos 170 graus Celsius, que demonstram que o gelo fica mais forte conforme a temperatura diminui.

Compreender gelo e sua resistência à erosão é fundamental para responder como paisagem de Titã terra como formados. Titã tem lagos, rios e dunas, mas sua base é feita de gelo tão frio quanto menos 180 graus Celsius, corroído por rios de metano líquido.

"Você tem todas essas coisas que são análogas às da Terra. Ao mesmo tempo, é estranho e desconhecido", disse Ray Pierrehumbert, o Professor Louis Bloco em Ciências Geofísicas, em Chicago.

Titã é a única lua do sistema solar suficiente para sustentar uma atmosfera. Pierrehumbert e colega Jonathan Mitchell, em comparação observações de Titã obtidos pela sonda Cassini eo Telescópio Espacial Hubble com seus próprios simulações computacionais da atmosfera da lua.

"Uma das coisas que me atrai cerca de Titan é que ele tem muito das características de circulação mesmos Terra, mas feito com substâncias completamente diferentes que trabalham temperaturas atdifferent", disse Pierrehumbert. Na Terra, por exemplo, a água forma líquida e é relativamente activo como um vapor na atmosfera. Mas em Titã, a água é uma rocha. "Não é mais volátil em Titã do que a areia é na Terra."

O metano-gás natural assume um papel parecido com a Terra de água em Titã. Ela existe em abundância suficiente para condensar em poças de chuva e forma sobre a superfície dentro da gama de temperaturas que ocorrem em Titan.

"O irônico em Titã é que, embora seja muito mais fria que a Terra, ele realmente funciona como uma terra super-quente ao invés de uma Terra bola de neve, pois em temperaturas de Titã, o metano é mais volátil do que o vapor de água é a temperatura da Terra", Pierrehumbert observado .

Pierrehumbert e Mitchell até mesmo ir tão longe para chamar tropical Titã clima, mesmo que pareça estranho para uma lua que orbita Saturno, mais de nove vezes mais distante do Sol que a Terra. Juntamente com o comportamento de metano, taxa de Titan rotação lenta também contribui para a sua natureza tropical. Sistemas tropicais da Terra de tempo abrange apenas mais ou menos 30 graus de latitude a partir do equador. Mas em Titã, que gira apenas uma vez a cada 16 dias, "o sistema de clima tropical se estende a todo o planeta", disse Pierrehumbert.

Densa de Titã, a atmosfera de azoto e metano de responde muito mais lentamente do que a atmosfera da Terra, que recebe cerca de 100 vezes menos luz solar que a Terra. Estações em Titã duram mais de sete anos terrestres. Suas nuvens se formam e se mover muito parecido com os da Terra, mas de uma forma muito mais lenta, mais demorada.

Físicos da Universidade de Granada e Universidade de Valência, analisando os dados enviados pela sonda Cassini-Huygens da Titan, ter "inequivocamente" provou que não há atividade elétrica natural em Titan.
A comunidade cientista mundo acredita que a probabilidade de moléculas orgânicas, precursores da vida, sendo formadas é maior em planetas ou luas, que têm uma atmosfera com storms.Scientists elétricos com a missão Cassini tem observado mais de 200 nuvens. Eles descobriram que a forma como estas nuvens são distribuídos em torno de Titan combina modelos de circulação global dos cientistas. A única exceção é o timing - nuvens ainda são visíveis no hemisfério sul, enquanto outono se aproxima.

"Nuvens de Titã não se movem com as estações exatamente como esperávamos", disse Sebastien Rodriguez, da Universidade de Paris Diderot, em colaboração com visual e infravermelho da Cassini mapeamento membros espectrômetro equipe da Universidade de Nantes, França. "Nós vemos muitas nuvens durante o verão no hemisfério sul, e este clima de verão parece durar até o início do outono. Parece que o verão indiano na Terra, mesmo que os mecanismos são radicalmente diferentes em Titã daqueles na Terra. Titan Maio então experimentar um outono mais quente e úmido cedo do que o previsto pelos modelos. "

Na Terra, anormalmente quentes e períodos de tempo seco no fim do outono, quando ocorrer baixa pressão sistemas são bloqueados no hemisfério de inverno. Por outro lado, os cientistas pensam que a lentidão das mudanças de temperatura na superfície e baixa atmosfera em Titã pode ser responsável por sua inesperada quente e úmido, portanto, nublado de verão, no final.

Resultados da Cassini, até agora não mostram se Titã tem um oceano abaixo da superfície, mas os cientistas dizem que essa hipótese é muito plausível e que pretendem manter investigando. Detecção de marés provocadas por Saturno, um objectivo da equipa científica de rádio, proporcionaria a evidência mais clara para tal camada de água por oculto.

"Voos rasantes adicionais podem nos dizer se a crosta é fina ou grossa hoje", diz Jonathan Lunine, um investigador Cassini interdisciplinar com a Universidade de Roma e da Universidade do Arizona. "Com essa informação podemos ter uma melhor compreensão de como o metano, o fluido efêmero trabalho dos rios de Titã, lagos e nuvens, foi reabastecido ao longo do tempo geológico. Como a história da água na Terra, isto é fundamental para um retrato profundo do natureza da Titan através do tempo. "

O Galaxy diário via JPL / Cassini
Topo da página Imagem crédito: Gemini Observatory / AURA / Henry Roe, Lowell Observatory / Emily Schaller, Instituto de Astronomia da Universidade do Havaí