Afbeelding tegoed: Keck
Terwijl het Cassini-Huygens-ruimtevaartuig een ontmoeting in juli nadert met Saturnus en zijn maan Titan, een team van de Universiteit van Californië, Berkeley, hebben astronomen een gedetailleerd beeld gegeven van de bewolking van de maan en wat de Huygens-sonde zal zien terwijl het door de atmosfeer duikt van Titan om op het oppervlak te landen.
Astronoom Imke de Pater en haar UC Berkeley-collega's gebruikten adaptieve optica op de Keck-telescoop in Hawaï om de koolwaterstofnevel die de maan omhult in beeld te brengen, en nam foto's op verschillende hoogtes van 150-200 kilometer naar de oppervlakte. Ze hebben de foto's samengevoegd tot een filmpje dat laat zien wat Huygens zal tegenkomen als het in januari 2005 naar de oppervlakte komt, zes maanden nadat het Cassini-ruimtevaartuig de baan rond Saturnus is binnengekomen.
"Voorheen konden we elk onderdeel van de waas zien, maar we wisten niet waar het precies was in de stratosfeer of de troposfeer. Dit zijn de eerste gedetailleerde foto's van de verdeling van nevel met hoogte ", zegt atmosferisch chemicus Mate Adamkovics, een afgestudeerde student aan het UC Berkeley's College of Chemistry. "Het is het verschil tussen een röntgenfoto van de atmosfeer en een MRI."
"Dit laat zien wat er kan worden gedaan met de nieuwe instrumenten op de Keck-telescoop", voegde de Pater toe, verwijzend naar de Near Infrared Spectrometer (NIRSPEC) die is gemonteerd met het adaptieve optische systeem. 'Dit is de eerste keer dat een film is gemaakt, die ons kan helpen de meteorologie op Titan te begrijpen.'
Adamkovics en de Pater merken op dat zelfs nadat Cassini dit jaar Saturnus heeft bereikt, waarnemingen op de grond belangrijke informatie kunnen verschaffen over hoe de atmosfeer van Titan met de tijd verandert en hoe circulatie zich koppelt aan de atmosferische chemie om aerosolen in de atmosfeer van Titan te creëren. Dit wordt volgend jaar nog gemakkelijker wanneer OSIRIS (OH-Suppressing Infra-Red Imaging Spectrograph) online komt bij de Keck-telescopen, zei de Pater. OSIRIS is een nabij-infrarood integraalveldspectrograaf ontworpen voor het adaptieve optische systeem van Keck dat een klein rechthoekig stukje lucht kan proeven, in tegenstelling tot NIRSPEC, dat een spleet bemonstert en een stukje lucht moet scannen.
De Pater presenteert de resultaten en de film donderdag 15 april op een internationaal congres in Nederland ter gelegenheid van de 375ste verjaardag van de Nederlandse wetenschapper Christiaan Huygens. Huygens was de eerste "wetenschappelijk directeur" van de Acad? Mie Fran? Aise en de ontdekker van Titan, de grootste maan van Saturnus, in 1655. De vierdaagse conferentie, die begon op 13 april, vindt plaats in het European Space & Technology Centre in Noordwijk.
De Cassini-Huygens-missie is een internationale samenwerking tussen drie ruimteagentschappen - de National Aeronautics and Space Administration, de European Space Agency en de Italian Space Agency - met bijdragen van 17 landen. Het werd gelanceerd vanaf het Kennedy Space Center op 15 oktober 1997. Het ruimtevaartuig zal in juli in Saturnus aankomen, en de Cassini-orbiter zal naar verwachting gegevens over de planeet en haar manen gedurende ten minste vier jaar terugsturen. De orbiter zal ook gegevens van de Huygens-sonde doorgeven terwijl deze door de atmosfeer van Titan stort en volgend jaar op de oppervlakte landt.
Wat Titan zo interessant maakt, is de schijnbare gelijkenis met een jonge aarde, een tijdperk waarin vermoedelijk het leven ontstond en voordat zuurstof de chemie van onze planeet veranderde. De atmosfeer van zowel Titan als de vroege aarde werd gedomineerd door bijna dezelfde hoeveelheid stikstof.
De atmosfeer van Titan heeft een aanzienlijke hoeveelheid methaangas, dat chemisch wordt gewijzigd door ultraviolet licht in de bovenste atmosfeer, of stratosfeer, om koolwaterstoffen met lange ketens te vormen, die condenseren tot deeltjes die een dichte waas creëren. Deze koolwaterstoffen, die op olie of benzine kunnen lijken, komen uiteindelijk naar de oppervlakte. Radarwaarnemingen geven vlakke gebieden op het maanoppervlak aan die poelen of meren van propaan of butaan kunnen zijn, zei Adamkovics.
Astronomen zijn erin geslaagd de koolwaterstofnevel te doorboren om naar het oppervlak te kijken met behulp van telescopen op de grond met adaptieve optica of spikkelinterferometrie, en met de Hubble-ruimtetelescoop, altijd met filters waarmee de telescopen door "ramen" in de nevel kunnen kijken methaan absorbeert niet.
Het in beeld brengen van de waas zelf was niet zo eenvoudig, vooral omdat mensen op verschillende golflengten moesten observeren om het op specifieke hoogten te zien.
"Tot nu toe was wat we wisten over de verspreiding van nevel afkomstig van afzonderlijke groepen die verschillende technieken gebruikten, verschillende filters", zei Adamkovics. "We krijgen dat allemaal in één keer: de 3D-verdeling van waas op Titan, hoeveel op elke plaats op de planeet en hoe hoog in de atmosfeer, in één observatie."
Het NIRSPEC-instrument op de Keck-telescoop meet de intensiteit van een band met nabij-infraroodgolflengten tegelijk, terwijl het ongeveer 10 plakjes langs het oppervlak van Titan scant. Deze techniek maakt reconstructie van waas versus hoogte mogelijk omdat specifieke golflengten afkomstig moeten zijn van specifieke hoogtes, anders zouden ze vanwege absorptie helemaal niet zichtbaar zijn.
De film Adamkovics en de Pater bij elkaar laten een haze-distributie zien die lijkt op wat eerder was waargenomen, maar completer en gebruiksvriendelijker in elkaar gezet. Zo is nevel in de atmosfeer boven de Zuidpool heel duidelijk aanwezig, op een hoogte tussen de 30 en 50 kilometer. Het is bekend dat deze waas zich tijdens het Titan-jaar, dat ongeveer 29 1/2 aardse jaren is, per seizoen vormt en verdwijnt.
Een stratosferische nevel op ongeveer 150 kilometer is zichtbaar over een groot gebied op het noordelijk halfrond maar niet op het zuidelijk halfrond, een asymmetrie die eerder werd waargenomen.
Op de tropopauze van het zuidelijk halfrond, de grens tussen de lagere atmosfeer en de stratosfeer op ongeveer 42 kilometer hoogte, is cirruswaas zichtbaar, analoog aan cirruswaas op aarde.
De waarnemingen werden gedaan op 19, 20 en 22 februari 2001 door de Pater en collega Henry G. Roe van het California Institute of Technology en geanalyseerd door Adamkovics met behulp van modellen gemaakt door Caitlin A. Griffith van de Universiteit van Arizona, met co-auteur SG Gibbard van Lawrence Livermore National Laboratory.
Het werk werd gedeeltelijk gesponsord door de National Science Foundation en het Technology Center for Adaptive Optics.
Oorspronkelijke bron: UC Berkeley News Release
