В атмосфере Титана зафиксировали глубокую влажную конвекцию

Метан на спутнике газового гиганта ведет себя подобно воде на Земле: испаряется, конденсируется и формирует осадки. Облака при этом образуются в тропосфере — нижнем слое атмосферы. Метановые облака наблюдались в течение южного лета на Титане с начала 2000-х годов наряду с сезонными дождями и так называемыми облачными вспышками — кратковременными и яркими проявлениями облачности, зафиксированными в инфракрасном диапазоне.

Эти процессы ученые связали с сезонной циркуляцией атмосферы, при которой летом в южном полушарии усиливается восходящий поток теплого и влажного воздуха, способствуя образованию облаков. С течением времени метановые облака начали появляться и в северном полушарии Титана, однако до сих пор астрономы располагали лишь ограниченными данными об их активности в этом регионе.

Теперь, проанализировав данные наблюдений, проведенных с помощью «Уэбба» и Обсерватории Кека в 2022 и 2023 годах, исследовательская группа под руководством Конора Никсона (Conor A. Nixon) из Центра космических полетов имени Годдарда (США) проследила эволюцию облачности в северном полушарии Титана в поздний летний сезон.

«Волшебные острова» в морях Титана оказались айсбергами из странных материалов

В 2014 году миссия «Кассини-Гюйгенс» обнаружила в морях и озерах Титана, спутника Сатурна, яркие пятна, которые перемещались со временем. Долгое время ученые не могли понять, что это за странное яв…

naked-science.ru

Облака наблюдались в северных широтах (50-70°) в течение недели в ноябре 2022 года и июле 2023 года, а изменение высоты варьировалось в диапазоне от 10 до 27 километров. Результаты новой научной работы опубликованы в журнале Nature Astronomy. 

С помощью спектрометра MIRI, установленного на борту телескопа «Джеймс Уэбб», удалось впервые зафиксировать следы метильного радикала (CH₃) — ключевого продукта фотолиза метана, участвующего в формировании более сложных органических молекул, включая этан. Ранее его сигнатуру в ионосфере «маскировали» другие ионы. Ближний инфракрасный спектрометр NIRSpec (тоже установлен на борту «Уэбба») помог обнаружить монооксид углерода (CO) и диоксид углерода (CO₂).

Анализ спектров показал, что CO равномерно распределен по всей атмосфере луны Сатурна — от нижней стратосферы (50 километров) до нижней термосферы (приблизительно 700 километров), что согласуется с моделью его фотохимического происхождения. При этом диоксид углерода наблюдался вне локального термодинамического равновесия, что может свидетельствовать о наличии активных процессов его образования в верхней атмосфере Титана.

Углеводородный песок и метановые ручьи: ученые объяснили пейзажи Титана

От дюн до каньонов — разнообразие рельефов на спутнике Сатурна поражает. Ученые объяснили, как мягкая органическая пыль «сплавляется» в песчинки и породы, а ветры и дожди формируют дюны и вытачиваю…

naked-science.ru

Отдельно ученые зарегистрировали признаки глубокой влажной конвекции — процесса, аналогичного земным грозам, при котором насыщенный метаном воздух поднимается в атмосферу Титана, охлаждается и образует метановые облака. 

Формирование более сложных органических молекул в атмосфере Титана. На верхнем левом изображении показаны основные компоненты атмосферы — метан (CH₄) и азот (N₂). На верхнем правом — процесс фотолиза: под воздействием фотонов или высокоэнергетических частиц молекулы метана распадаются, образуя метильные радикалы (CH₃) и атомы водорода (H). В нижнем левом фрагменте два радикала CH₃ соединяются, формируя этан (C₂H₆). На нижнем правом изображении этан показан в виде жидкости, которая накапливается на поверхности Титана и образует озера, реки и моря. / © NASA, ESA, CSA, Elizabeth Wheatley (STScI)

Полученные данные существенно дополняют картину сезонной циркуляции атмосферы, демонстрируя потенциал телескопов нового поколения в изучении климатических процессов на далеких ледяных мирах.

Активность облаков в северном полушарии луны, по прогнозам, будет снижаться к осени 2025 года, с последующим переносом в южное полушарие — в точности как и происходило в прошлом. Дальнейшие наблюдения с помощью «Уэбба» и Обсерватории Кека (особенно по мере приближения осеннего равноденствия на Титане) позволят узнать еще больше подробностей об атмосфере самого загадочного спутника Сатурна.