• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
16.05.2025, 13:01
Любовь С.
3
3,1 тыс

В атмосфере Титана зафиксировали глубокую влажную конвекцию

❋ 4.7

Крупнейшая луна Сатурна — Титан — единственный спутник Солнечной системы с плотной атмосферой. Сезонные изменения в ней ученые наблюдали с помощью миссии «Кассини — Гюйгенс», завершившейся в 2017 году. Теперь, благодаря орбитальному телескопу «Джеймс Уэбб» и Обсерватории Кека, астрономы не только зафиксировали образование метановых облаков в северном полушарии Титана, но и проследили их движение.

Изображения Титана, полученные при помощи космического телескопа «Джеймс Уэбб» 11 июля 2023 года (верхний ряд) и наземной Обсерватории Кека 14 июля 2023 года (нижний ряд). Облака метана обозначены белыми стрелками и появляются на разных высотах в северном полушарии луны Сатурна. / © NASA, ESA, CSA, STScI, W. M. Keck Observatory.

Метан на спутнике газового гиганта ведет себя подобно воде на Земле: испаряется, конденсируется и формирует осадки. Облака при этом образуются в тропосфере — нижнем слое атмосферы. Метановые облака наблюдались в течение южного лета на Титане с начала 2000-х годов наряду с сезонными дождями и так называемыми облачными вспышками — кратковременными и яркими проявлениями облачности, зафиксированными в инфракрасном диапазоне.

Эти процессы ученые связали с сезонной циркуляцией атмосферы, при которой летом в южном полушарии усиливается восходящий поток теплого и влажного воздуха, способствуя образованию облаков. С течением времени метановые облака начали появляться и в северном полушарии Титана, однако до сих пор астрономы располагали лишь ограниченными данными об их активности в этом регионе.

Теперь, проанализировав данные наблюдений, проведенных с помощью «Уэбба» и Обсерватории Кека в 2022 и 2023 годах, исследовательская группа под руководством Конора Никсона (Conor A. Nixon) из Центра космических полетов имени Годдарда (США) проследила эволюцию облачности в северном полушарии Титана в поздний летний сезон.

Облака наблюдались в северных широтах (50-70°) в течение недели в ноябре 2022 года и июле 2023 года, а изменение высоты варьировалось в диапазоне от 10 до 27 километров. Результаты новой научной работы опубликованы в журнале Nature Astronomy

С помощью спектрометра MIRI, установленного на борту телескопа «Джеймс Уэбб», удалось впервые зафиксировать следы метильного радикала (CH₃) — ключевого продукта фотолиза метана, участвующего в формировании более сложных органических молекул, включая этан. Ранее его сигнатуру в ионосфере «маскировали» другие ионы. Ближний инфракрасный спектрометр NIRSpec (тоже установлен на борту «Уэбба») помог обнаружить монооксид углерода (CO) и диоксид углерода (CO₂).

Анализ спектров показал, что CO равномерно распределен по всей атмосфере луны Сатурна — от нижней стратосферы (50 километров) до нижней термосферы (приблизительно 700 километров), что согласуется с моделью его фотохимического происхождения. При этом диоксид углерода наблюдался вне локального термодинамического равновесия, что может свидетельствовать о наличии активных процессов его образования в верхней атмосфере Титана.

Отдельно ученые зарегистрировали признаки глубокой влажной конвекции — процесса, аналогичного земным грозам, при котором насыщенный метаном воздух поднимается в атмосферу Титана, охлаждается и образует метановые облака. 

Формирование более сложных органических молекул в атмосфере Титана. На верхнем левом изображении показаны основные компоненты атмосферы — метан (CH₄) и азот (N₂). На верхнем правом — процесс фотолиза: под воздействием фотонов или высокоэнергетических частиц молекулы метана распадаются, образуя метильные радикалы (CH₃) и атомы водорода (H). В нижнем левом фрагменте два радикала CH₃ соединяются, формируя этан (C₂H₆). На нижнем правом изображении этан показан в виде жидкости, которая накапливается на поверхности Титана и образует озера, реки и моря. / © NASA, ESA, CSA, Elizabeth Wheatley (STScI)

Полученные данные существенно дополняют картину сезонной циркуляции атмосферы, демонстрируя потенциал телескопов нового поколения в изучении климатических процессов на далеких ледяных мирах.

Активность облаков в северном полушарии луны, по прогнозам, будет снижаться к осени 2025 года, с последующим переносом в южное полушарие — в точности как и происходило в прошлом. Дальнейшие наблюдения с помощью «Уэбба» и Обсерватории Кека (особенно по мере приближения осеннего равноденствия на Титане) позволят узнать еще больше подробностей об атмосфере самого загадочного спутника Сатурна.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Любовь С.
Автор освещает темы из разных областей науки, включая астрономию, палеонтологию и генетику. Пишет о научных открытиях, природных явлениях и эволюционных процессах.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
12 августа, 14:39
Илья Гриднев

Эксперимент физиков из ЦЕРН позволил рассмотреть поведение глюонов внутри атомных ядер с беспрецедентной точностью. При сверхвысоких плотностях эти элементарные частицы переставали размножаться и начинали объединяться. Это помогло найти подтверждение теории «глюонного насыщения», а не принятого «ядерного затенения» для определенного диапазона сверхвысоких энергий.

10 августа, 11:42
Илья Гриднев

Британские экологи выяснили, что большинство людей не догадываются о вреде солнцезащитных кремов для Мирового океана. Обзор научной литературы и локальный уличный опрос наглядно продемонстрировали разрыв между реальными экологическими угрозами и повседневными привычками покупателей.

12 августа, 17:01
Елизавета З.

В работе летчика-испытателя возникают тысячи нештатных ситуаций. У пилота нет времени на раздумья, действовать нужно очень быстро. Со временем у пилотов появляется так называемая летная интуиция. Однако испытатель Су-57, герой России Сергей Богдан не исключил, что со временем летную интуицию сможет заменить искусственный интеллект.

9 августа, 19:34
Марк Чернов

Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.

12 августа, 14:39
Илья Гриднев

Эксперимент физиков из ЦЕРН позволил рассмотреть поведение глюонов внутри атомных ядер с беспрецедентной точностью. При сверхвысоких плотностях эти элементарные частицы переставали размножаться и начинали объединяться. Это помогло найти подтверждение теории «глюонного насыщения», а не принятого «ядерного затенения» для определенного диапазона сверхвысоких энергий.

10 августа, 11:42
Илья Гриднев

Британские экологи выяснили, что большинство людей не догадываются о вреде солнцезащитных кремов для Мирового океана. Обзор научной литературы и локальный уличный опрос наглядно продемонстрировали разрыв между реальными экологическими угрозами и повседневными привычками покупателей.

31 июля, 14:12
Андрей Серегин

Долгое время считалось, что до прихода европейцев тропические леса Амазонии были заселены сравнительно плохо. Однако выяснилось, что плотная растительность скрывает большинство следов древних обществ. С помощью воздушного лазерного сканирования ученые обнаружили сотни неизвестных земляных сооружений и предположили, что около двух тысяч лет назад население юго-западной части Амазонии могло достигать трех миллионов человек.

9 августа, 19:34
Марк Чернов

Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.

19 июля, 20:09
Александр Березин

Очереди на заправках стали привычным явлением в России, а на фоне информационного вакуума от властей о конкретных показателях производства бензина в июне население вынуждено ориентироваться на слухи. Все это выглядит довольно странно, но есть нюанс: скорее всего, кризис уже начинает выдыхаться. Как именно мы это выяснили?

[miniorange_social_login]

Комментарии

3 Комментария
1 2
29.05.2025
А, ещё кое-что: у Титана одна конвективная ячейка в атмосфере. У Земли 6, у Марса то ли 4 то ли 3 (не помню), а у Титана одна. Но на самом деле их две, но одна большая (охватывает почти всю атмосферу), а вторая хилая и маленька, располагается локально над полюсом. Так вот во время равноденствия ячейки начинают меняться местами. Маленькая полярная растёт, а большая планетарная усыхает. И где-то посередине процесса они сравниваются и в этот момент у Титана две конвективные ячейки, а граница между ними проходит по экватору. В это время над экваториальной областью образуются тучи, идёт дождь, штормит и заливает потопами. Но процесс очень быстрый (дни-недели)
1 2
29.05.2025
Вау! Мне вот интересно, а какую именно концентрацию CO намерил Вебб? В старых статьях времён Гюйгенса, была оценка 50 ppm. Что касается "неравновесности" СО, так ведь угарный газ по физическим свойствам почти что азот. А азот растворяется в "криогенных" углеводородах. Насколько мне известно, считается что равновесный (с атмосферой) состав жидкости в морях Титана это не метан-этан, а метан-этан-азот. Так почему бы не предположить что капельная дымка (в тропопаузе) и облака в тропосфере вымывают CO из нижнего слоя?
осталось понять бывают ли грозы в дождевых облаках Титана? и что рождается от этих гроз?