Hình ảnh sai màu của Titan thu được bằng Máy quang phổ hồng ngoại trực quan Cassini-Huygens. Tín dụng hình ảnh: Bấm để phóng to
Sử dụng các quan sát gần đây của Cassini, Huygens và Trái đất, các nhà khoa học đã có thể tạo ra một mô hình máy tính giải thích sự hình thành của một số loại đám mây ethane và methane trên Titan.
Những đám mây đã được quan sát gần đây trên Titan, mặt trăng lớn nhất Sao Thổ, xuyên qua lớp sương mù dày đặc, sử dụng quang phổ cận hồng ngoại và hình ảnh của cực nam và vùng ôn đới gần 40? Miền Nam. Các quan sát gần đây từ các kính viễn vọng dựa trên Trái đất và tàu vũ trụ Cassini của NASA / ESA / ASI hiện đang cung cấp một cái nhìn sâu sắc về khí hậu học trên đám mây.
Một nhóm châu Âu, dẫn đầu bởi Pascal Rannou của Dịch vụ, Aeronomie, IPSL Universite de Versailles-St-Quentin, Pháp, đã phát triển một mô hình lưu thông chung, kết hợp động lực học, khói mù và vật lý đám mây để nghiên cứu khí hậu Titan và cho phép chúng tôi hiểu cách thức các tính năng đám mây chính được quan sát, được sản xuất.
Mô hình khí hậu này cũng cho phép các nhà khoa học dự đoán sự phân bố của đám mây trong năm Titan hoàn chỉnh (30 năm trên mặt đất) và đặc biệt là trong những năm quan sát tiếp theo của Cassini.
Các nhiệm vụ Voyager vào đầu những năm 1980 đã đưa ra những dấu hiệu đầu tiên về các đám mây ngưng tụ trên Titan. Do nhiệt độ lạnh trong bầu khí quyển của mặt trăng (nhiệt đới), người ta cho rằng hầu hết các hóa chất hữu cơ hình thành trong bầu khí quyển phía trên bởi quá trình quang hóa sẽ ngưng tụ thành mây trong khi chìm. Khí mê-tan cũng sẽ ngưng tụ ở độ cao lớn, người ta tin rằng, đã được vận chuyển từ bề mặt.
Kể từ đó, một số mô hình một chiều của khí quyển Titan, bao gồm các mô hình vật lý vi mô tinh vi đã được tạo ra để dự đoán sự hình thành của giọt ethane và metan. Tương tự, chu trình mêtan đã được nghiên cứu riêng biệt trong một mô hình tuần hoàn, nhưng không có vi sinh vật đám mây.
Các nghiên cứu này thường phát hiện ra rằng các đám mây metan có thể được kích hoạt khi không khí lạnh đi trong khi di chuyển lên trên hoặc từ xích đạo đến cực. Tuy nhiên, các mô hình này hầu như không nắm bắt được các chi tiết tốt đẹp của chu kỳ đám mây metan và ethane.
Những gì nhóm Rannou sườn đã làm là kết hợp mô hình vi mô đám mây thành mô hình lưu thông chung. Bây giờ nhóm nghiên cứu có thể xác định và giải thích sự hình thành của một số loại mây ethane và metan, bao gồm các đám mây cực nam và lẻ tẻ ở các vùng ôn đới, đặc biệt là ở tuổi 40? S ở bán cầu mùa hè.
Các nhà khoa học phát hiện ra rằng các tính chất vật lý dự đoán của các đám mây trong mô hình của chúng rất phù hợp với các quan sát gần đây. Các đám mây khí mêtan đã được quan sát cho đến nay xuất hiện ở các vị trí nơi các chuyển động không khí tăng dần được dự đoán trong mô hình của chúng.
Đám mây cực nam quan sát được xuất hiện trên đỉnh của một tế bào Hadley cụ thể, hoặc khối không khí lưu thông theo chiều dọc, chính xác là nơi dự đoán ở cực nam ở độ cao khoảng 20-30 km.
Các đám mây khu vực lớn (hướng dọc) tái phát ở 40? S và các đám mây tuyến tính và rời rạc xuất hiện ở vĩ độ thấp cũng tương quan với phần tăng dần của tế bào lưu thông tương tự trong tầng đối lưu, trong khi các đám mây nhỏ hơn ở vĩ độ thấp, tương tự như các đám mây tuyến tính và rời rạc mà Cassini quan sát được tạo ra bởi quá trình trộn.
Mây đám mây trong mô hình lưu thông của chúng tôi nhất thiết phải được đơn giản hóa so với các đám mây thực, tuy nhiên các tính năng đám mây chính được dự đoán sẽ tìm thấy một đối tác trong thực tế.
Pascal Rannou cho biết, một cách nhất quán, mô hình của chúng tôi tạo ra các đám mây ở những nơi thực sự quan sát được các đám mây, nhưng nó cũng dự đoán các đám mây chưa hoặc chưa được quan sát.
Mô hình đám mây Titan Titan dường như tương tự như mô hình đám mây chính trên Trái đất và Sao Hỏa. Những đám mây khó hiểu ở tuổi 40? S được tạo ra bởi nhánh tăng dần của một tế bào Hadley, giống hệt như các đám mây nhiệt đới nằm trong Vùng hội tụ liên vùng (ITCZ), như trên Trái đất và Sao Hỏa.
Các đám mây cực - được tạo ra bởi cells tế bào cực cực - tương tự như các đám mây được tạo ra ở vĩ độ trung bình trên Trái đất. Mặt khác, các đám mây chỉ xuất hiện ở một số kinh độ. Đây là một tính năng cụ thể của các đám mây Titan và có thể là do hiệu ứng thủy triều Sao Thổ. Nguồn gốc động của phân phối đám mây trên Titan rất dễ kiểm tra.
Dự đoán mây trong những năm tới sẽ được so sánh với các quan sát được thực hiện bởi Cassini và kính viễn vọng trên mặt đất. Các sự kiện cụ thể chắc chắn sẽ chứng minh vai trò của lưu thông đối với phân phối đám mây.
Nguồn gốc: Cổng thông tin ESA
