22 september 2021

Herfst valt nu snel in op Saturnusmaan Titan

De planeetachtige maan Titan is de grootste maan van Saturnus en de enige maan in het zonnestelsel met een dikke atmosfeer. credit: NASA/JPL/University of Arizona

Nu we ons op het noordelijk halfrond opmaken voor de winter, beginnen ook op Saturnus’ grootste maan Titan seizoensveranderingen snel merkbaar te worden. Een internationaal team van wetenschappers heeft de meest dramatische toename van concentraties spoorgassen waargenomen sinds de Cassini-ruimtesonde in 2004 bij Saturnus is aangekomen. Deze veranderingen zijn waarschijnlijk gerelateerd aan de omkering van de verticale luchtstroming op Titan. De resultaten van het onderzoek – die kunnen leiden tot een beter begrip van planeetatmosferen – verschijnen morgen in Nature.

Titan heeft, net als de aarde, een dikke stikstofatmosfeer. Maar omdat de maan veel verder van de zon staat is het er een stuk kouder. Titan ondervindt ook seizoenen, omdat de omwentelingsas scheef ten opzichte van de zon staat. Hierdoor krijgt één pool een half jaar lang continu zonlicht, terwijl de andere pool in het donker blijft. Door haar langere baan rond de zon duurt een jaar op Titan 29,5 aardse jaren, zodat het tussen 1995 en 2009 donker was op Titans noordpool. Sindsdien is het de zuidpool die afkoelt en is het herfst op het zuidelijk halfrond. De verwachting was dat met deze seizoenswisseling ook de atmosfeer zou veranderen.Titans donkere pool is vanaf de aarde nooit zichtbaar omdat de pool door de geometrie van de baan altijd van ons af staat. De ruimtesonde Cassini biedt ons daarom een unieke kans om seizoensveranderingen waar te nemen.Veranderingen bij de polen van Titan zijn helemaal interessant, omdat daar de veranderingen het grootst zijn. De wetenschappers zagen met Cassini’s Composite InfraRed Spectrometer een enorme toename van een aantal exotische spoorgassen boven de zuidpool, binnen een relatief korte tijd. Deze spoorgassen worden hoog in Titans atmosfeer gevormd, waar zonlicht en hoog-energetische deeltjes de belangrijkste gassen methaan en stikstof afbreken.

Foto in ware kleuren van de zuidpool van Titan. Je ziet duidelijk een grote wervelstorm, die op een hoogte van 200 tot 300 kilometer woedt. De seizoenen op Titan beginnen te veranderen: het wordt lente in het noordelijk halfrond en herfst in het zuidelijk halfrond. De vorming van de wervelstorm laat zien wat de efecten zijn van de seizoenen op het circulatiepatroon in de atmofeer. Credit: NASA/JPL-Caltech

De betrokken onderzoekers zaten te wachten op tekenen dat de spoorgassen zouden veranderen met het seizoen. Maar op zulke grote en snelle veranderingen hadden ze niet gerekend: sommige gasconcentraties namen meer dan duizend keer toe binnen enkele maanden tijd. Het was ook verrassend dat dit gebeurde op een hoogte van meer dan 450 km, veel hoger dan oorspronkelijk gedacht. De veranderingen in gasconcentraties zijn waarschijnlijk gerelateerd aan de omkering van de verticale luchtstroming op Titan. Vlak voor 2009 ging de lucht nog omhoog bij de zuidpool om vervolgens hoog in de atmosfeer richting het noorden te bewegen en weer omlaag te gaan bij de noordpool. Maar dat lijkt nu te veranderen.Titans middenatmosfeer bestaat uit de stratosfeer en de mesosfeer, 100-500 km hoog boven het oppervlak. Dit deel van de atmosfeer gaat veel sneller om Titan heen dan het oppervlak roteert. Horizontale windsnelheden kunnen oplopen tot 200m/s (720 km per uur). Verticale winden zijn veel trager- luttele millimeters per seconde – en zijn moeilijk te meten. We gebruikten Cassini-metingen van de temperatuur en chemische samenstelling om zo de subtiele verticale wind waar te nemen en de luchtstroming van pool tot pool aan het licht te brengen.Voor het eerst heeft men nu een omkering van deze stroming waargenomen rond het lentepunt van 2009. De resulterende verdeling van de gassen geeft aan dat deze luchtstroming veel hoger reikt dan gedacht, tot wel 600 km of zelfs hoger. De atmosfeer van Titan kan niet op een hoogte van 600 km waargenomen worden, maar de onderzoekers hebben dit kunnen afleiden van het moment waarop de spoorgasconcentraties begonnen op te lopen.

Klik voor een veel grotere versie! Credit: NASA/JPL-Caltech

De resultaten hebben belangrijke verbeterpunten opgeleverd voor atmosfeermodellen van Titan. Titan fungeert hier als een natuurlijk laboratorium voor hoe een rotsachtige planeet zich in het koude buitenste deel van het zonnestelsel gedraagt. Deze resultaten kunnen dus ook uiteindelijk leiden tot een completer begrip van processen in de atmosfeer van de aarde, van andere planeten in het zonnestelsel en van de vele exoplaneten (planeten bij een andere ster dan onze zon) die tegenwoordig worden gevonden. Bron: Netherlands Institute for Space Research.

Speak Your Mind

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.