Uventet atmosfærisk hvirveladfærd på Saturns måne Titan

En ny undersøgelse ledet af en jordforsker fra University of Bristol har vist, at for nylig rapporterede uventet adfærd på Titan, Saturns største måne, skyldes dets unikke atmosfæriske kemi.

Titans polære atmosfære oplevede for nylig en uventet og betydelig afkøling, i modsætning til alle modelforudsigelser og adskiller sig fra adfærden fra alle andre jordiske planeter i vores solsystem.

Titan er Saturns største måne, er større end planeten Merkur, og er den eneste måne i vores solsystem, der har en betydelig atmosfære.

Som regel, den høje polære atmosfære på en planets vinterhalvkugle er varm på grund af synkende luft, der komprimeres og opvarmes - svarende til, hvad der sker i en cykelpumpe.

gådefuldt, Titans atmosfæriske polarhvirvel ser ud til at være ekstremt kold i stedet.

Før dens brændende død i Saturns atmosfære den 15. september, Cassini-rumfartøjet opnåede en lang række observationer af Titans polære atmosfære, der dækker næsten halvdelen af ​​Titans 29,5 jordårige lange år ved hjælp af Composite Infrared Spectrometer (CIRS) instrumentet.

Cassini/CIRS-observationerne viste, at mens det forventede polare hot spot begyndte at udvikle sig i starten af ​​vinteren i 2009, dette udviklede sig hurtigt til et koldt sted i 2012, med temperaturer så lave som 120 K, der blev observeret indtil slutningen af ​​2015.

Kun i de seneste 2016 og 2017 observationer er det forventede hot-spot vendt tilbage.

Hovedforfatter Dr. Nick Teanby fra University of Bristol's School of Earth Sciences, sagde:"For Jorden, Venus, og Mars, den vigtigste atmosfæriske kølemekanisme er infrarød stråling, der udsendes af sporgassen CO2, og fordi CO2 har en lang atmosfærisk levetid, er den godt blandet på alle atmosfæriske niveauer og påvirkes næsten ikke af atmosfærisk cirkulation.

"Imidlertid, på Titan, eksotiske fotokemiske reaktioner i atmosfæren producerer kulbrinter som ethan og acetylen, og nitriler, herunder hydrogencyanid og cyanoacetylen, som sørger for hovedparten af ​​kølingen."

Disse gasser produceres højt i atmosfæren, så have en stejl lodret gradient, hvilket betyder, at deres overflod kan ændres væsentligt af selv beskedne vertikale atmosfæriske cirkulationer.

Derfor, vinterpolarsænkning førte til massiv berigelse af disse strålingsaktive gasser over den sydlige vinterpol.

Forskere brugte temperatur og gasmængder målt med Cassini, kombineret med en numerisk strålingsbalancemodel af opvarmnings- og afkølingshastigheder, at vise, at sporgasberigelsen var stor nok til at forårsage betydelig afkøling og ekstremt kolde atmosfæriske temperaturer.

Dette forklarer tidligere observationer af mærkelige hydrogencyanid-isskyer, der blev observeret over polen i 2014 med Cassinis kameraer.

Dr. Teanby tilføjede:"Denne effekt er indtil videre unik i solsystemet og er kun mulig på grund af Titans eksotiske atmosfæriske kemi. "En lignende effekt kan også forekomme i mange exoplanetatmosfærer, der har konsekvenser for skydannelse og atmosfærisk dynamik."

Undersøgelsen er publiceret i Naturkommunikation .