Descoperirea vânturilor supersonice în atmosfera superioară a lui Titan - LESIA - Observatoire de Paris

Luni, 15 aprilie 2019

O echipă internațională condusă de cercetătorii LESIA tocmai a efectuat prima măsurare directă a vitezei vântului în atmosfera superioară a lui Titan folosind observații de la interferometrul ALMA. Studiul, publicat în revista Nature Astronomy din 15 aprilie 2019, evidențiază prezența la 1000 km a unui vânt supersonic ecuatorial puternic care călătorește Titan de la vest la est cu o viteză de 350 m/s a ​​cărei origine rămâne de explicat.

Titan, cel mai mare satelit al lui Saturn, se rotește relativ lent în sine în 16 zile. Cu toate acestea, atmosfera sa groasă, care se extinde până la aproximativ 1.500 km deasupra suprafeței, se întoarce în aceeași direcție ca Titan, dar mult mai repede. Astfel, la o altitudine de 300 km, vânturile zonale, adică paralele cu ecuatorul și care se întorc de la vest la est, pot ajunge la 200 m/s, apoi îl înconjoară pe Titan în doar 24 de ore aprox. Se spune că atmosfera este super-rotativă. Acest fenomen este observat doar pe două obiecte din sistemul solar: Venus și Titan. Acest lucru se înțelege că se datorează efectului combinat al circulației meridianelor și al undelor care transportă impuls unghiular către ecuator. Sonda Cassini, care a observat atmosfera lui Titan din 2004 până în 2017, nu avea un instrument dedicat pentru măsurarea vânturilor direct. Cu toate acestea, datorită măsurării câmpurilor de temperatură (determinate din emisia termică a atmosferei) vânturile și modificările sezoniere ale acestora ar putea fi determinate până la aproximativ 400 km. Cu toate acestea, deasupra acestei altitudini, regimul vântului a fost până acum slab înțeles.

Cum se măsoară vânturile în atmosfera superioară a lui Titan ?

Datorită rezoluției spectrale și spațiale de neegalat a interferometrului ALMA cercetătorii au acum acces la o măsurare directă și precisă a vitezei vântului prin măsurarea deplasării Doppler a liniilor moleculare prezente în atmosfera lui Titan.

atmosfera

Deplasare Doppler observată între limbul vestic (în roșu) și estul (în negru) al regiunii ecuatoriale pentru două linii de CH3CN (una centrată la 349,44699 GHz, corespunzătoare zeroi scalei de frecvență) și o linie de HNC (izomer de HCN, centrat la 362,63030 GHz). Schimbarea spectrelor între cele două limbo se datorează vânturilor rapide care se rotesc în aceeași direcție ca suprafața lui Titan.

Datele utilizate au o rezoluție spațială care permite rezolvarea discului Titan (1 arcsec inclusiv atmosfera sa) și izolarea emisiilor la nivelul membrului. Cercetătorii au analizat datele obținute în 2016 pentru a produce hărți eoliene din schimbările Doppler ale liniilor de emisie HCN, DCN, CH3CN, CH3CCH, HC3N și HNC. Hărțile vântului obținute pentru fiecare dintre aceste molecule indică prezența vânturilor puternice prograde cu viteze de ordinul 250-350 m/s și structuri diferite de la o moleculă la alta.