Falschfarbenbilder von Titan, erhalten mit dem visuellen Infrarot-Kartierungsspektrometer von Cassini-Huygens. Bildnachweis: Zum Vergrößern anklicken
Mithilfe der jüngsten Beobachtungen von Cassini, Huygens und der Erde konnten Wissenschaftler ein Computermodell erstellen, das die Bildung verschiedener Arten von Ethan- und Methanwolken auf Titan erklärt.
Vor kurzem wurden Wolken auf Titan, dem größten Saturnmond, durch den dichten Dunst mithilfe von Nahinfrarotspektroskopie und Bildern des Südpols und der gemäßigten Regionen in der Nähe von 40? Süden. Jüngste Beobachtungen von erdgestützten Teleskopen und dem Raumschiff NASA / ESA / ASI Cassini bieten nun einen Einblick in die Wolkenklimatologie.
Ein europäisches Team unter der Leitung von Pascal Rannou vom Service d? Aeronomie der IPSL Universität Versailles-St-Quentin, Frankreich, hat ein allgemeines Zirkulationsmodell entwickelt, das Dynamik, Dunst und Wolkenphysik koppelt, um das Titan-Klima zu untersuchen und zu verstehen, wie Die wichtigsten beobachteten Wolkenmerkmale werden erzeugt.
Dieses Klimamodell ermöglicht es Wissenschaftlern auch, die Wolkenverteilung für das gesamte Titan-Jahr (30 terrestrische Jahre) und insbesondere für die nächsten Jahre der Cassini-Beobachtungen vorherzusagen.
Die Voyager-Missionen der frühen 1980er Jahre gaben erste Hinweise auf Kondensatwolken auf Titan. Aufgrund der kalten Temperaturen in der Mondatmosphäre (Tropopause) wurde angenommen, dass die meisten durch Photochemie in der oberen Atmosphäre gebildeten organischen Chemikalien beim Absinken zu Wolken kondensieren würden. Es wurde angenommen, dass Methan auch in großen Höhen kondensieren würde, nachdem es von der Oberfläche transportiert worden war.
Seitdem wurden mehrere eindimensionale Modelle der Titanatmosphäre erstellt, darunter hochentwickelte Mikrophysikmodelle, um die Bildung von Ethan- und Methantropfen vorherzusagen. In ähnlicher Weise wurde der Methanzyklus separat in einem Zirkulationsmodell untersucht, jedoch ohne Wolkenmikrophysik.
Diese Studien fanden im Allgemeinen heraus, dass Methanwolken ausgelöst werden können, wenn Luftpakete abkühlen, während sie sich nach oben oder vom Äquator zum Pol bewegen. Diese Modelle erfassten jedoch kaum die feinen Details der Methan- und Ethanwolkenzyklen.
Was Rannous Team getan hat, ist die Kombination eines wolkenmikrophysikalischen Modells zu einem allgemeinen Zirkulationsmodell. Das Team kann nun die Bildung verschiedener Arten von Ethan- und Methanwolken identifizieren und erklären, einschließlich der südpolaren und sporadischen Wolken in den gemäßigten Regionen, insbesondere bei 40? S in der Sommerhalbkugel.
Die Wissenschaftler fanden heraus, dass die vorhergesagten physikalischen Eigenschaften der Wolken in ihrem Modell gut mit den jüngsten Beobachtungen übereinstimmten. Bisher beobachtete Methanwolken erscheinen an Orten, an denen aufsteigende Luftbewegungen in ihrem Modell vorhergesagt werden.
Die beobachtete Südpolwolke erscheint oben auf einer bestimmten „Hadley-Zelle“ oder Masse vertikal zirkulierender Luft, genau dort, wo sie am Südpol in einer Höhe von etwa 20 bis 30 Kilometern vorhergesagt wurde.
Die wiederkehrenden großen Zonenwolken (Längsrichtung) bei 40? S und die linearen und diskreten Wolken, die in den unteren Breiten auftreten, korrelieren auch mit dem aufsteigenden Teil einer ähnlichen Zirkulationszelle in der Troposphäre, während kleinere Wolken in niedrigen Breiten, ähnlich den bereits von Cassini beobachteten linearen und diskreten Wolken, eher von erzeugt werden Mischprozesse.
„Wolken in unserem Zirkulationsmodell sind im Vergleich zu den realen Wolken notwendigerweise vereinfacht, jedoch finden die vorhergesagten Hauptwolkenmerkmale ein Gegenstück in der Realität.
„Unser Modell erzeugt konsequent Wolken an Orten, an denen tatsächlich Wolken beobachtet werden, sagt jedoch auch Wolken voraus, die noch nicht oder noch nicht beobachtet wurden“, sagte Pascal Rannou.
Das Wolkenmuster von Titan scheint dem der Hauptwolkenmuster auf Erde und Mars ähnlich zu sein. Die rätselhaften Wolken bei 40? S wird vom aufsteigenden Ast einer Hadley-Zelle erzeugt, genau wie tropische Wolken in der Intertropical Convergence Zone (ITCZ) wie auf der Erde und auf dem Mars.
Polare Wolken, die von „polaren Zellen“ erzeugt werden, ähneln denen, die in mittleren Breiten auf der Erde erzeugt werden. Andererseits erscheinen Wolken nur in einigen Längengraden. Dies ist eine Besonderheit von Titanwolken und kann auf einen Saturn-Gezeiteneffekt zurückzuführen sein. Der dynamische Ursprung der Wolkenverteilung auf Titan ist leicht zu testen.
Die Vorhersage der Bewölkung für die kommenden Jahre wird mit Beobachtungen von Cassini und bodengestützten Teleskopen verglichen. Spezifische Ereignisse werden definitiv die Rolle der Zirkulation auf der Cloud-Verteilung beweisen.
Ursprüngliche Quelle: ESA Portal
