Kể từ khi tàu thăm dò Cassini đến Sao Thổ năm 2004, nó đã tiết lộ một số điều đáng kinh ngạc về hệ mặt trăng của hành tinh. Titan, mặt trăng lớn nhất Sao Thổ, là một nguồn mê hoặc đặc biệt. Giữa các hồ mêtan của nó, bầu khí quyển giàu hydrocarbon và sự hiện diện của chu kỳ methane (tương tự như chu kỳ nước Trái đất), không thiếu những điều hấp dẫn xảy ra trên mặt trăng Cronian này.
Như thể đó là đủ, Titan cũng trải qua những thay đổi theo mùa. Hiện tại, mùa đông đang bắt đầu ở nam bán cầu, được đặc trưng bởi sự hiện diện của một cơn lốc mạnh trong bầu khí quyển phía trên cực nam. Điều này thể hiện sự đảo ngược của những gì tàu thăm dò Cassini đã chứng kiến khi lần đầu tiên bắt đầu quan sát mặt trăng hơn một thập kỷ trước, khi những điều tương tự đang xảy ra ở bán cầu bắc.
Những phát hiện này đã được chia sẻ tại cuộc họp chung lần thứ 48 của Phòng Khoa học Hành tinh Hoa Kỳ về Khoa học Hành tinh và Đại hội Khoa học Hành tinh Châu Âu lần thứ 11, diễn ra từ ngày 16 đến 21 tháng 10 tại Pasadena, California. Là hội nghị chung thứ hai giữa các cơ quan này, mục tiêu của cuộc họp thường niên này là tăng cường hợp tác khoa học quốc tế trong lĩnh vực khoa học hành tinh.
Trong suốt cuộc họp, Tiến sĩ Athena Coustenis - Giám đốc nghiên cứu (1thứ lớp) với Trung tâm nghiên cứu khoa học quốc gia (CNRS) ở Pháp - đã chia sẻ dữ liệu khí quyển mới nhất được Cassini lấy ra. Như cô đã nói:
Nhiệm vụ lâu dài và các chuyến thăm thường xuyên đến Titan đã cho phép chúng tôi quan sát mô hình thay đổi theo mùa trên Titan, lần đầu tiên, chi tiết tinh tế. Chúng tôi đến miền bắc giữa mùa đông và bây giờ đã có cơ hội theo dõi phản ứng khí quyển của Titan trên hai mùa. Kể từ khi xuân phân, nơi cả hai bán cầu đều nhận được sự sưởi ấm bằng nhau từ Mặt trời, chúng ta đã thấy những thay đổi nhanh chóng.
Các nhà khoa học đã nhận thức được sự thay đổi theo mùa trên Titan trong một thời gian. Điều này được đặc trưng bởi các khí ấm tăng ở cực mùa hè và khí lạnh lắng xuống ở cực mùa đông, với nhiệt được truyền qua khí quyển từ cực này sang cực khác. Chu kỳ này trải qua sự đảo ngược định kỳ khi các mùa chuyển từ bán cầu này sang bán cầu khác.
Vào năm 2009, Cassini đã quan sát thấy một sự đảo ngược quy mô lớn ngay sau khi bình đẳng của năm đó. Điều này dẫn đến nhiệt độ giảm khoảng 40 ° C (104 ° F) xung quanh tầng bình lưu cực nam, trong khi bán cầu bắc trải qua sự nóng lên dần dần. Trong vài tháng của Equinox, một cơn lốc khí xuất hiện trên cực nam cho thấy các mảng sáng, trong khi một tính năng tương tự biến mất khỏi cực bắc.
Một sự đảo ngược như thế này rất có ý nghĩa vì nó mang đến cho các nhà thiên văn học cơ hội nghiên cứu bầu khí quyển Titan Titan chi tiết hơn. Về cơ bản, xoáy cực nam cho thấy nồng độ khí vi lượng - như hydrocarbon phức tạp, methylacetylne và benzen - tích tụ khi không có tia UV. Với mùa đông bây giờ ở bán cầu nam, những khí này có thể được dự kiến sẽ tích lũy trong sự phong phú.
Như Coustenis đã giải thích, đây là cơ hội để các nhà khoa học hành tinh thử nghiệm các mô hình của họ cho bầu khí quyển Titan Titan:
Chúng tôi đã có cơ hội chứng kiến sự khởi đầu của mùa đông ngay từ đầu và đang đến thời điểm cao điểm cho các quá trình sản xuất khí này ở bán cầu nam. Chúng tôi hiện đang tìm kiếm các phân tử mới trong bầu khí quyển phía trên vùng cực nam Titan Titan đã được các mô hình máy tính của chúng tôi dự đoán. Thực hiện các phát hiện này sẽ giúp chúng tôi hiểu được quá trình quang hóa đang diễn ra.
Trước đây, các nhà khoa học chỉ có thể quan sát các loại khí này ở vĩ độ cao phía bắc, vẫn tồn tại tốt vào mùa hè. Họ dự kiến sẽ trải qua quá trình phá hủy quang hóa chậm, trong đó việc tiếp xúc với ánh sáng sẽ phá vỡ chúng tùy thuộc vào hóa trang của họ. Tuy nhiên, trong vài tháng qua, một vùng khí phân tử và sol khí đã cạn kiệt đã phát triển ở độ cao từ 400 đến 500 km trên toàn bộ bán cầu bắc.
Điều này cho thấy rằng, ở độ cao lớn, bầu khí quyển Titan Titan có một số động lực phức tạp đang diễn ra. Những gì có thể chưa rõ ràng, nhưng những người đã làm cho nghiên cứu về bầu không khí Titan trên một ưu tiên rất háo hức để tìm hiểu. Từ giờ đến cuối nhiệm vụ Cassini (dự kiến vào tháng 9 năm 2017), dự kiến tàu thăm dò sẽ cung cấp một bức tranh hoàn chỉnh về cách hành xử của Titan Titan giữa và trên bầu khí quyển.
Khi kết thúc nhiệm vụ, tàu thăm dò không gian Cassini sẽ thực hiện hơn 100 quả cầu bay được nhắm mục tiêu của Sao Thổ. Khi làm như vậy, nó đã chứng kiến một cách hiệu quả một năm đầy đủ trên Titan trông như thế nào, hoàn chỉnh với sự thay đổi theo mùa. Thông tin này không chỉ giúp chúng ta hiểu được những bí ẩn sâu sắc hơn về một trong những mặt trăng bí ẩn nhất của Hệ mặt trời, nó cũng sẽ có ích nếu và khi chúng ta gửi phi hành gia (và thậm chí là người định cư) vào một ngày nào đó!
