«Это неожиданное и потенциально революционное открытие», — сказал Мартин Кординер, астрохимик, работающий в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, и ведущий автор исследования, опубликованного сегодня в Интернете в Astrophysical Journal Letters. «Подобные изменения с востока на запад никогда ранее не наблюдались в атмосферных газах Титана. Объяснение их происхождения ставит перед нами новую увлекательную проблему».Это открытие, сделанное во время удивительно короткого трехминутного "моментального" наблюдения с помощью Атакамской большой миллиметровой / субмиллиметровой матрицы (ALMA), может помочь астрономам лучше понять процессы, которые формируют сложную химию этого мира.Атмосфера Титана уже давно вызывает интерес, потому что она действует как химическая фабрика, использующая энергию Солнца и магнитного поля Сатурна для производства широкого спектра органических молекул.
Изучение этой сложной химии может дать представление о свойствах самой ранней атмосферы Земли, которая, возможно, имела много общих химических характеристик с современным Титаном.Исследователи использовали исключительную чувствительность и разрешающую способность ALMA для отслеживания атмосферного распределения изоцианида водорода (HNC) и цианоацетилена (HC3N), которые первоначально казались концентрированными равномерно над северным и южным полюсами Титана. Эти результаты согласуются с наблюдениями, сделанными космическим кораблем НАСА Кассини, который обнаружил высокие концентрации некоторых газов над любым полюсом, который переживает зиму на Титане.
Удивление произошло, когда исследователи сравнили концентрации газов на разных уровнях атмосферы. На самых больших высотах карманы органических молекул были смещены от полюсов. Эти внеполюсные концентрации являются неожиданными, потому что быстро движущиеся восточно-западные ветры в средней атмосфере Титана должны тщательно перемешивать молекулы, образующиеся там.
У исследователей пока нет очевидного объяснения этих результатов.«Кажется невероятным, что химические механизмы могли работать в достаточно быстрых временных масштабах, чтобы вызвать усиленные« карманы »в наблюдаемых молекулах», — сказал Конор Никсон, планетолог из Годдарда и соавтор статьи. «Мы ожидаем, что молекулы будут быстро перемешаны по всему земному шару ветрами Титана».В настоящее время ученые рассматривают тепловые или другие эффекты, связанные с взаимодействием с мощным магнитным полем Сатурна, которое простирается достаточно далеко, чтобы поглотить Титан, как потенциальные источники этой искаженной молекулярной концентрации. «С другой стороны, я не думаю, что мы можем исключить какую-то особую модель атмосферной циркуляции», — размышляет Кординер.Это первая попытка ALMA приступить к изучению атмосферы крупного тела в нашей Солнечной системе.
Ожидается, что дальнейшие наблюдения улучшат наше понимание атмосферы и текущих процессов на Титане и других объектах нашей Солнечной системы.В некотором смысле Титан является наиболее похожим на Землю телом в Солнечной системе с плотной атмосферой и выдающимися озерами, реками и морями. Однако вместо воды на холодной поверхности Титана текут жидкие органические молекулы, включая метан (CH4) и этан (C2H6).
«Эти наблюдения ALMA дают нам новое представление о том, как органические молекулы, строительные блоки жизни, образуются и развиваются в подобной планете среде», — сказал Энтони Ремиджан, астроном Национальной радиоастрономической обсерватории в Шарлоттсвилле, штат Вирджиния, и соавтор. на бумаге. «Приятно представить, какие новые открытия сделает ALMA, если мы будем более глубоко изучать другие интересные объекты в нашей Солнечной системе».