Tín dụng hình ảnh: Keck
Khi tàu vũ trụ Cassini-Huygens tiếp cận cuộc chạm trán tháng 7 với Sao Thổ và mặt trăng Titan của nó, một nhóm của Đại học California, Berkeley, các nhà thiên văn học đã tạo ra một cái nhìn chi tiết về lớp mây trên mặt trăng và những gì tàu thăm dò Huygens sẽ nhìn thấy khi bay qua bầu khí quyển Titan để hạ cánh trên bề mặt.
Nhà thiên văn học Imke de Pater và các đồng nghiệp UC Berkeley của cô đã sử dụng quang học thích nghi trên Kính thiên văn Keck ở Hawaii để chụp ảnh khói mù hydrocarbon bao phủ mặt trăng, chụp ảnh ở nhiều độ cao khác nhau từ 150-200 km xuống bề mặt. Họ đã ghép các bức tranh thành một bộ phim cho thấy những gì Huygens sẽ gặp phải khi nó rơi xuống bề mặt vào tháng 1 năm 2005, sáu tháng sau khi tàu vũ trụ Cassini đi vào quỹ đạo quanh Sao Thổ.
Trước đây, chúng ta có thể nhìn thấy từng thành phần của khói mù nhưng không biết chính xác nó ở đâu trong tầng bình lưu hay tầng đối lưu. Đây là những hình ảnh chi tiết đầu tiên về sự phân bố của khói mù với độ cao, nhà hóa học khí quyển Mate Adamkovics, một sinh viên tốt nghiệp tại Đại học Hóa học UC Berkeley. Càng tăng cường sự khác biệt giữa tia X của khí quyển và MRI.
Điều này cho thấy những gì có thể được thực hiện với các thiết bị mới trên Kính thiên văn Keck, đã thêm vào de Pater, đề cập đến Máy quang phổ hồng ngoại gần (NIRSPEC) được gắn với hệ thống quang học thích nghi. Đây là lần đầu tiên một bộ phim được thực hiện, có thể giúp chúng ta hiểu về khí tượng học trên Titan.
Adamkovics và de Pater lưu ý hơn cả sau khi Cassini tới Sao Thổ năm nay, các quan sát trên mặt đất có thể cung cấp thông tin quan trọng về cách khí quyển Titan Biệt thay đổi theo thời gian và cách các cặp vợ chồng lưu thông với hóa học khí quyển để tạo ra các sol khí trong khí quyển Titan Titan. Điều này sẽ trở nên dễ dàng hơn vào năm tới khi OSIRIS (OH-Suppressing Infra-Red Imaging Spectrograph) được phát trực tuyến tại kính viễn vọng Keck, de Pater nói. OSIRIS là máy quang phổ trường tích hợp hồng ngoại gần được thiết kế cho hệ thống quang học thích nghi Keck, có thể lấy mẫu một mảnh trời hình chữ nhật nhỏ, không giống như NIRSPEC, lấy mẫu một khe và phải quét một mảng trời.
De Pater sẽ trình bày kết quả và bộ phim vào thứ Năm, ngày 15 tháng 4, tại một hội nghị quốc tế ở Hà Lan nhân dịp sinh nhật lần thứ 375 của nhà khoa học người Hà Lan Christiaan Huygens. Huygens là giám đốc khoa học đầu tiên của người Bỉ, thuộc Viện Hàn lâm và là người phát hiện ra Titan, mặt trăng lớn nhất của Sao Thổ, vào năm 1655. Hội nghị kéo dài bốn ngày, bắt đầu từ ngày 13 tháng 4, đang diễn ra tại Trung tâm Công nghệ & Vũ trụ Châu Âu ở Noordwijk.
Nhiệm vụ Cassini-Huygens là sự hợp tác quốc tế giữa ba cơ quan vũ trụ - Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Quốc gia, Cơ quan Vũ trụ Châu Âu và Cơ quan Vũ trụ Ý - có sự đóng góp của 17 quốc gia. Nó được phóng từ Trung tâm vũ trụ Kennedy vào ngày 15 tháng 10 năm 1997. Tàu vũ trụ sẽ đến Sao Thổ vào tháng 7, với quỹ đạo Cassini dự kiến sẽ gửi lại dữ liệu trên hành tinh và các mặt trăng của nó trong ít nhất bốn năm. Quỹ đạo cũng sẽ chuyển tiếp dữ liệu từ tàu thăm dò Huygens khi nó lao qua bầu khí quyển Titan Titan và sau khi nó đáp xuống bề mặt vào năm tới.
Điều khiến Titan trở nên thú vị là nó có vẻ giống với Trái đất non trẻ, thời đại mà sự sống có lẽ đã trỗi dậy và trước khi oxy thay đổi hóa học hành tinh của chúng ta. Bầu khí quyển của cả Titan và Trái đất sơ khai bị chi phối bởi lượng nitơ gần như nhau.
Bầu khí quyển của Titan có một lượng khí metan đáng kể, bị biến đổi hóa học bởi tia cực tím trong bầu khí quyển phía trên, hoặc tầng bình lưu, tạo thành các hydrocacbon chuỗi dài, ngưng tụ thành các hạt tạo ra một đám mây dày đặc. Những hydrocarbon này, có thể giống như dầu hoặc xăng, cuối cùng sẽ lắng xuống bề mặt. Các quan sát radar cho thấy các khu vực bằng phẳng trên bề mặt mặt trăng có thể là các hồ hoặc hồ propan hoặc butan, Adamkovics nói.
Các nhà thiên văn học đã có thể xuyên qua khói mù hydrocarbon để nhìn vào bề mặt bằng kính viễn vọng trên mặt đất với quang học thích nghi hoặc giao thoa giao thoa và với Kính viễn vọng Không gian Hubble, luôn có các bộ lọc cho phép kính viễn vọng nhìn xuyên qua cửa sổ. Mêtan không hấp thụ.
Hình ảnh khói mù tự nó đã dễ như vậy, chủ yếu là do mọi người phải quan sát ở các bước sóng khác nhau để nhìn thấy nó ở độ cao cụ thể.
Cho đến bây giờ, những gì chúng ta biết về sự phân bố khói mù đến từ các nhóm riêng biệt sử dụng các kỹ thuật khác nhau, các bộ lọc khác nhau, theo ông Adam Adamkovics. Chúng tôi có được tất cả những gì trong một lần: sự phân bố 3 chiều của khói mù trên Titan, bao nhiêu ở mỗi nơi trên hành tinh và độ cao của khí quyển, trong một lần quan sát.
Thiết bị NIRSPEC trên kính viễn vọng Keck đo cường độ của một dải bước sóng gần hồng ngoại cùng một lúc khi nó quét khoảng 10 lát dọc theo bề mặt Titan. Kỹ thuật này cho phép tái tạo khói mù so với độ cao vì các bước sóng cụ thể phải đến từ các độ cao cụ thể hoặc chúng sẽ không nhìn thấy được vì sự hấp thụ.
Bộ phim Adamkovics và de Pater ghép lại cho thấy sự phân phối khói mù tương tự như những gì đã được quan sát trước đây, nhưng đầy đủ hơn và được lắp ráp theo cách thân thiện hơn với người dùng. Ví dụ, khói mù trong bầu khí quyển ở Nam Cực rất rõ ràng, ở độ cao từ 30 đến 50 km. Đám mây này được biết là hình thành theo mùa và tan dần trong năm Titan, tức là khoảng 29 1/2 năm Trái đất.
Sương mù địa tầng ở khoảng 150 km có thể nhìn thấy trên một khu vực rộng lớn ở bán cầu bắc nhưng không phải là bán cầu nam, một sự bất đối xứng đã được quan sát trước đây.
Ở phía nam bán cầu nhiệt đới, biên giới giữa bầu khí quyển thấp hơn và tầng bình lưu ở độ cao khoảng 42 km, có thể nhìn thấy khói mù, tương tự như khói mù trên Trái đất.
Các quan sát được thực hiện vào ngày 19, 20 và 22 tháng 2 năm 2001, bởi de Pater và đồng nghiệp Henry G. Roe của Viện Công nghệ California, và được phân tích bởi Adamkovics bằng các mô hình được thực hiện bởi Caitlin A. Griffith của Đại học Arizona, với đồng tác giả SG Gibbard của Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Livermore.
Công trình được tài trợ một phần bởi Quỹ khoa học quốc gia và Trung tâm công nghệ quang học thích ứng.
Nguồn gốc: UC Berkeley Tin tức phát hành
