حقوق الصورة: Keck
مع اقتراب المركبة الفضائية كاسيني-هيغنز من لقاء يوليو مع زحل وقمرها تيتان ، أنتج فريق من جامعة كاليفورنيا ، بيركلي ، علماء الفلك نظرة مفصلة على الغلاف السحابي للقمر وما سيراه مسبار هيغنز أثناء غوصه في الغلاف الجوي من تيتان للهبوط على السطح.
استخدم الفلكي Imke de Pater وزملاؤها في جامعة كاليفورنيا في بيركلي البصريات التكيفية على تلسكوب Keck في هاواي لتصوير الضباب الهيدروكربوني الذي يلف القمر ، مع أخذ لقطات على ارتفاعات مختلفة من 150-200 كيلومترًا إلى السطح. قاموا بتجميع الصور في فيلم يظهر ما سيواجهه Huygens عندما ينزل إلى السطح في يناير 2005 ، بعد ستة أشهر من دخول مركبة كاسيني الفضائية إلى مدار حول زحل.
"في السابق ، كان بإمكاننا رؤية كل عنصر من عناصر الضباب ولكننا لم نكن نعرف بالضبط مكانه في الستراتوسفير أو التروبوسفير. قال كيميائي الغلاف الجوي ماتي أدامكوفيتش ، وهو طالب دراسات عليا في كلية الكيمياء بجامعة كاليفورنيا في بيركلي: "هذه هي الصور التفصيلية الأولى لتوزيع الضباب مع الارتفاع". "إنه الفرق بين الأشعة السينية في الغلاف الجوي والتصوير بالرنين المغناطيسي."
وأضاف دي باتير مشيراً إلى جهاز مطياف الأشعة تحت الحمراء القريب (NIRSPEC) المثبت بنظام البصريات التكيفية: "يوضح هذا ما يمكن فعله بالأجهزة الجديدة على تلسكوب كيك". "هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها إنتاج فيلم ، والذي يمكن أن يساعدنا على فهم الأرصاد الجوية على تيتان."
يمكن ملاحظة Adamkovics و de Pater حتى بعد وصول كاسيني إلى زحل هذا العام ، يمكن أن توفر الملاحظات الأرضية معلومات مهمة حول كيفية تغير الغلاف الجوي لتيتان مع مرور الوقت ، وكيف يمكن للأزواج المتداولة مع كيمياء الغلاف الجوي إنشاء الهباء الجوي في الغلاف الجوي لتيتان. وقال دي باتر إن ذلك سيصبح أكثر سهولة في العام المقبل عندما يأتي OSIRIS (OH-Suppressing Infra-Red Imaging Spectrograph) على الإنترنت في تلسكوبات Keck. OSIRIS عبارة عن مخطط طيفي ميداني شبه متكامل للأشعة تحت الحمراء مصمم لنظام البصريات التكيفية في Keck والذي يمكنه اختبار رقعة صغيرة مستطيلة من السماء ، على عكس NIRSPEC ، الذي يختبر شقًا ويجب أن يفحص رقعة من السماء.
سيقدم De Pater النتائج والفيلم يوم الخميس 15 أبريل في مؤتمر دولي في هولندا بمناسبة عيد ميلاد 375 للعالم الهولندي Christiaan Huygens. كان Huygens أول "مدير علمي" لـ Acad؟ mie Fran؟ aise ومكتشف Titan ، أكبر قمر زحل ، في عام 1655. يعقد المؤتمر الذي يستمر أربعة أيام ، والذي بدأ في 13 أبريل ، في المركز الأوروبي للفضاء والتكنولوجيا في نوردفيك.
مهمة Cassini-Huygens هي تعاون دولي بين ثلاث وكالات فضائية - الإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء ووكالة الفضاء الأوروبية ووكالة الفضاء الإيطالية - تشمل مساهمات من 17 دولة. تم إطلاقه من مركز كينيدي للفضاء في 15 أكتوبر 1997. وستصل المركبة الفضائية إلى زحل في يوليو ، حيث من المتوقع أن يعيد المسبار كاسيني البيانات عن الكوكب وأقماره لمدة أربع سنوات على الأقل. وسينقل المسبار أيضًا بيانات من مسبار Huygens أثناء غرقه في الغلاف الجوي لـ Titan وبعد هبوطه على السطح العام المقبل.
ما يجعل تيتان مثيرًا للاهتمام هو تشابهه الظاهري مع أرض شابة ، عصر يفترض أن الحياة نشأت فيه وقبل أن يغير الأكسجين كيمياء كوكبنا. كان الغلاف الجوي لكل من تيتان والأرض المبكرة يهيمن عليه نفس الكمية من النيتروجين تقريبًا.
يحتوي الغلاف الجوي لـ Titan على كمية كبيرة من غاز الميثان ، والذي يتم تغييره كيميائيًا بواسطة الأشعة فوق البنفسجية في الغلاف الجوي العلوي ، أو الستراتوسفير ، لتشكيل هيدروكربونات طويلة السلسلة ، والتي تتكثف إلى جسيمات تخلق ضبابًا كثيفًا. هذه الهيدروكربونات ، التي يمكن أن تكون مثل النفط أو البنزين ، تستقر في النهاية على السطح. وقال آدمكوفيتش إن رصد الرادار يشير إلى مناطق مسطحة على سطح القمر يمكن أن تكون برك أو بحيرات من البروبان أو البوتان.
تمكن الفلكيون من اختراق الضباب الهيدروكربوني للنظر إلى السطح باستخدام التلسكوبات الأرضية مع البصريات التكيفية أو قياس التداخل في البقع ، ومع تلسكوب هابل الفضائي دائمًا مع المرشحات التي تسمح للتلسكوبات برؤية "النوافذ" في الضباب لا يمتص الميثان.
لم يكن تصوير الضباب في حد ذاته سهلاً ، ويرجع ذلك أساسًا إلى أن الأشخاص اضطروا للمراقبة بأطوال موجية مختلفة لرؤيته على ارتفاعات محددة.
قال آدمكوفيتش: "حتى الآن ، ما عرفناه عن توزيع الضباب جاء من مجموعات منفصلة باستخدام تقنيات مختلفة ، وفلاتر مختلفة". "نحصل على كل ذلك دفعة واحدة: التوزيع الثلاثي الأبعاد للضباب على تيتان ، وكم في كل مكان على الكوكب ومدى ارتفاعه في الغلاف الجوي ، في ملاحظة واحدة."
يقيس جهاز NIRSPEC على تلسكوب Keck شدة نطاق من الأطوال الموجية القريبة من الأشعة تحت الحمراء في وقت واحد حيث يقوم بمسح حوالي 10 شرائح على طول سطح Titan. تسمح هذه التقنية بإعادة بناء الضباب مقابل الارتفاع لأن أطوال موجية محددة يجب أن تأتي من ارتفاعات محددة أو أنها لن تكون مرئية على الإطلاق بسبب الامتصاص.
يعرض فيلم Adamkovics و de Pater معًا توزيع ضبابي مشابه لما تمت ملاحظته من قبل ، ولكنه أكثر اكتمالًا وتجميعًا بطريقة أكثر سهولة في الاستخدام. على سبيل المثال ، الضباب في الغلاف الجوي فوق القطب الجنوبي واضح للغاية ، على ارتفاع يتراوح بين 30 و 50 كيلومترًا. من المعروف أن هذا الضباب يتشكل موسمياً ويتلاشى خلال "عام" تيتان ، الذي يبلغ حوالي 29 1/2 سنة أرضية.
يمكن رؤية ضباب الستراتوسفير على مسافة 150 كيلومترًا تقريبًا فوق مساحة كبيرة في نصف الكرة الشمالي وليس نصف الكرة الجنوبي ، وهو عدم تناظر لوحظ سابقًا.
عند التروبوبوز في نصف الكرة الجنوبي ، والحدود بين الغلاف الجوي السفلي والستراتوسفير على ارتفاع حوالي 42 كيلومترًا ، يكون الضباب الدخاني مرئيًا ، مما يماثل الضباب الدماغي على الأرض.
تم إجراء الملاحظات في 19 و 20 و 22 فبراير 2001 ، من قبل دي باتر وزميله هنري جي رو من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ، وحللها Adamkovics باستخدام النماذج التي قدمها Caitlin A. Griffith من جامعة أريزونا ، مع المؤلف المشارك SG Gibbard of Lawrence Livermore National Laboratory.
تم رعاية العمل جزئيًا من قبل مؤسسة العلوم الوطنية ومركز التكنولوجيا للبصريات التكيفية.
المصدر الأصلي: UC Berkeley News Release
