Szuperszonikus szél felfedezése a Titan felső légkörében - LESIA - Observatoire de Paris
2019. április 15, hétfő
A LESIA kutatói által vezetett nemzetközi csoport az ALMA-interferométer megfigyelései alapján most hajtotta végre a szélsebesség első közvetlen mérését Titan legmagasabb légkörében. A Nature Astronomy folyóiratban, 2019. április 15-én megjelent tanulmány kiemeli 1000 km-en egy erős egyenlítői szuperszonikus szél jelenlétét, amely Titánt nyugatról kelet felé haladja 350 m/s sebességgel, amelynek eredetét még meg kell magyarázni.
A Titan, a Szaturnusz legnagyobb műholdja viszonylag lassan forog önmagán 16 nap alatt. Vastag légköre azonban, amely körülbelül 1500 km-re nyúlik a felszín fölé, ugyanabba az irányba fordul, mint a Titan, de sokkal gyorsabban. Így 300 km tengerszint feletti magasságban az egyenlítővel párhuzamos, nyugatról keletre kanyarodó zónás szélek elérhetik a 200 m/s sebességet, majd kb. 24 óra alatt megkerülik a Titánt. A légkör állítólag szuperforgó. Ez a jelenség csak a Naprendszer két objektumán figyelhető meg: a Vénuszon és a Titánon. Ennek oka a meridionális keringés és az egyenlítő felé szöghelyzetet továbbító hullámok együttes hatása. A Cassini szondán, amely 2004 és 2017 között megfigyelte a Titan légkörét, nem volt közvetlenül a szél mérésére szolgáló külön műszer. A hőmérsékleti mezők mérésének köszönhetően (a légköri termikus emisszió alapján meghatározva) a szelek és azok szezonális változásai körülbelül 400 km-ig meghatározhatók voltak. E magasság felett azonban a szélrendszert egyelőre rosszul értették.
Hogyan mérjük a szelet a Titan felső légkörében? ?
Az ALMA interferométer páratlan spektrális és térbeli felbontásának köszönhető, hogy a kutatók most hozzáférhetnek a szélsebesség közvetlen és pontos méréséhez a Titan légkörében jelenlévő molekulavonalak Doppler-elmozdulásának mérésével.
Doppler-eltolódás figyelhető meg az egyenlítői régió nyugati (piros) és keleti (fekete) határai között a CH3CN két vonalán (az egyik középpontja 349,44699 GHz, a frekvenciaskála nullának felel meg) és a HNC egyenesén (a HCN, középpontja 362,63030 GHz). A spektrum eltolódása a 2 szélsőség között a Titan felszínével azonos irányba forgó gyors szélnek köszönhető.
A felhasznált adatok térbeli felbontásúak, amelyek lehetővé teszik a Titan-lemez (1 ívec, beleértve annak atmoszféráját) felbontását és a végtag emissziójának elkülönítését. A kutatók a 2016-ban megszerzett adatokat elemezték, hogy széltérképeket állítsanak elő a HCN, DCN, CH3CN, CH3CCH, HC3N és HNC emissziós vonalak Doppler-eltolódásaiból. Az egyes molekulákra kapott széltérképek jelzik az erős progresszív szelek jelenlétét, amelyek sebessége körülbelül 250-350 m/s, és az egyes molekuláktól eltérő szerkezetek vannak.