Появление дымки на Титане связали со сменой сезонов

Астрономы изучили поведение тонкого слоя дымки в верхней части атмосфере Титана, спутника Сатурна. Выяснилось, что в 2012 году она полностью исчезла, а спустя 4 года появилась вновь: по мнению ученых, опубликовавших статью в Nature Astronomy, это свидетельствует о наличии сложных небесных циклов на небесном теле.

После того, как космические аппараты миссии «Вояджер» прислали на Землю снимки Титана, ученые обнаружили, что поведение фотохимической дымки в атмосфере спутника подчиняется сезонным закономерностям. Астрономы заметили полушарную асимметрию в основном слое тумана, а также тонкий слой газа в мезосфере небесного тела (на высоте 300-350 километров). Исследователи предлагали разные объяснения возникновения дымки в верхней части атмосферы Титана — например восходящими потоками аэрозолей — однако для понимания процессов были необходимы дополнительные исследования.

Авторы новой работы изучили снимки, полученные узкоугольной камерой «Кассини» в период с 2012 по 2016 год. Наблюдения велись в разные дни, на разных высотах и под разными углами. Ученые составили профиль яркости и рассеяния аэрозоля в атмосфере Титана и проследили за тем, как он менялся со временем. 

В 2009 году на снимках был отчетливо виден отделенный слой тонкой дымки в верхнем слое атмосферы, который начал уменьшаться, когда на спутнике Сатурна наступило равноденствие. С этого момента, он сократился примерно на 80 километров за 100 дней, после чего эта скорость уменьшилась. Спустя три года туман в мезосфере исчез и появился на высоте около 480 километров лишь через 6,5 лет после равноденствия на Титане, причем за довольно короткий период времени — 2,5 месяца. Сейчас он опустился вниз на 80 километров и постепенно исчезает. Кроме того, в 2017 году появился новый слой дымки на высоте 510 километров.

Климатические модели показывают, что в течение основной части года в верхних слоях атмосферы Титана благодаря восходящим потокам скапливаются аэрозоли и макромолекулы, которые и формируют дымку. В период равноденствия симуляции предсказывают обратные изменения сезонной атмосферной циркуляции, во время которых прекращается движение вертикальное движение потоков. В результате частицы перестают удерживаться в мезосфере и падают вниз. 

Исследователи заявляют, что их работа позволяет лучше понять процессы, происходящие в мезосфере Титана. Кроме того, дымка, вероятнее всего, заметна в тепловом диапазоне (ИК), благодаря чему астрономы смогут отслеживать сезонные циклы на небесном теле.

Кроме дымки, на Титане также присутствуют масштабные вихри, поведение которых также меняется со временем. Недавно ученые отметили неожиданно резкое уменьшение температуры вихря около южного полюса Титана, которое можно объяснить охлаждением атмосферы из-за инфракрасного излучения молекул следовых газов.

Кристина Уласович