13 년과 76 일 동안 카시니 토성, 궤도 선 및 착륙선 주위에서 보낸 임무 호이 겐 probe)는 토성과 위성 시스템에 대해 많은 것을 공개했습니다. 토성의 가장 큰 달이자 태양계에서 가장 신비한 물체 중 하나 인 타이탄의 경우 특히 그렇습니다. 카시니 (Cassini)의 많은 비행 거리 덕분에 과학자들은 타이탄의 메탄 호수, 질소가 풍부한 대기 및 표면 특징에 대해 많은 것을 배웠습니다.
그래도 카시니 2017 년 9 월 15 일 토성의 분위기에 빠져 과학자들은 여전히 밝혀진 것들을 쏟아 붓고 있습니다. 예를 들어, 임무를 마치기 전에 Cassini는 독성이있는 하이브리드 얼음 입자로 구성된 타이탄의 남극 위에 떠있는 이상한 구름의 이미지를 포착했습니다. 이 발견은 타이탄의 대기와 표면에서 발생하는 복잡한 유기 화학의 또 다른 지표입니다.
이 구름은 육안으로 보이지 않기 때문에 Cassini의 CIRS (Composite Infrared Spectrometer) 덕분에 관찰 할 수있었습니다. 이 장비는 타이탄 대류권의 메탄 비 구름보다 훨씬 높은 약 160-210km (100-130 마일)의 고도에서 구름을 발견했습니다. 또한 남극 근처의 75 °에서 85 ° 사이의 넓은 위도를 커버했다.
NASA 연구원은 CIRS 기기로 얻은 화학 지문을 사용하여 구름의 화학 성분을 재구성하기 위해 실험실 실험을 수행했습니다. 이 실험은 구름이 유기 분자 시안화 수소 및 벤젠으로 구성되어 있음을 확인했습니다. 이 두 화학 물질은 서로 응축되어 얼음 입자를 형성하기 위해 함께 응축 된 것으로 보입니다.
지난 10 년 이상 타이탄의 분위기를 연구 한 사람들에게는 이것이 다소 흥미롭고 예상치 못한 발견이었습니다. NASA의 고다드 우주 비행 센터 (Godard Space Flight Center)의 CIRS 공동 조사관 인 캐리 앤더슨 (Carrie Anderson)은 최근 NASA의 언론 보도에서 다음과 같이 말했다.
“이 구름은 타이탄의 대기에서 새로운 얼음의 화학 공식을 나타냅니다. 흥미로운 것은이 유해한 얼음은 남극의 풍부한 가스 혼합물로 함께 응축 된 두 개의 분자로 만들어 졌다는 것입니다.”
타이탄의 남극에이 구름이 존재하는 것도 달의 전 세계 순환 패턴의 또 다른 예입니다. 여기에는 여름을 겪고있는 반구에서 겨울을 겪고있는 반구에서 따뜻한 가스가 흐르고 있습니다. 이 패턴은 계절이 바뀔 때 방향을 반대로하여 겨울철 어느 극 주위에 구름이 쌓이게합니다.
Cassini 궤도가 20o4 년에 토성에 도착했을 때 Titan의 북반구는 겨울을 겪고있었습니다. 2004 년에 시작되었습니다. 이것은 북극 주위에 구름이 축적 된 것으로 나타났습니다. 이는 Cassini가 같은 해 후반에 처음으로 달과 만나는 동안 발견되었습니다. 마찬가지로 카시니의 임무가 끝나고 남극에서 같은 현상이 일어났다.
이는 타이탄의 계절 변화와 거의 일치하며, 매년 7 년마다 약 29.5 년 동안 지속됩니다. 일반적으로 타이탄의 대기에서 형성되는 구름은 여러 종류의 가스가 다른 고도에서 얼음 구름으로 응축되는 층으로 구성됩니다. 어느 것이 응축되는지는 증기의 양과 온도에 따라 달라집니다. 표면에 점점 더 차가워집니다.
그러나 때때로 다양한 유형의 구름이 다양한 고도에서 형성되거나 다른 유형의 구름과 함께 응축 될 수 있습니다. 이것은 남극 위에서 발견 된 시안화 수소와 벤젠의 큰 구름에 왔을 때의 경우 인 것 같습니다. 이 클라우드의 증거는 2015 년 7 월에서 11 월 사이에 CIRS 장비로 이루어진 세 가지 Titan 관측 결과에서 비롯되었습니다.
CIRS 기기는 적외선을 구성 색상으로 분리 한 다음 서로 다른 파장에서 이러한 신호의 강도를 측정하여 화학적 특성이 있는지 확인합니다. 이전에는 남극의 시안화 수소 얼음 구름과 달의 성층권에있는 다른 독성 화학 물질이 있는지 확인하는 데 사용되었습니다.
Goddard의 CIRS 수사관 인 F. Michael Flasar는 다음과 같이 말했습니다.
“CIRS는 원격 감지 온도계 및 화학 탐침 역할을하여 대기 중 개별 가스에서 방출되는 열 방사를 제거합니다. 그리고이 기기는 행성이나 달을지나 가면서 원격으로 모든 작업을 수행합니다.”
그러나 화학 "지문"에 대한 관측 데이터를 조사 할 때 Anderson과 그녀의 동료들은 얼음 구름의 스펙트럼 서명이 개별 화학 물질의 스펙트럼 서명과 일치하지 않음을 발견했습니다. 이 문제를 해결하기 위해 팀은 가스 혼합물이 Titan의 성층권 조건을 시뮬레이션 한 챔버에서 응축되는 실험실 실험을 시작했습니다.
서로 다른 화학 물질 쌍을 테스트 한 후 CIRS에서 관찰 한 적외선 신호와 일치하는 화학 물질을 발견했습니다. 처음에 그들은 한 가스를 다른 가스보다 먼저 응축 시키려고했지만 두 가스가 모두 유입되어 동시에 응축 될 때 최상의 결과를 얻을 수 있음을 발견했습니다. 공정하게 말하면, 앤더슨과 동료들이 CIRS 데이터에서 응결 된 얼음을 발견 한 것은 이번이 처음이 아닙니다.
예를 들어, 북반구에서 동지가 발생한 지 약 2 년이 지난 2005 년 북극 근처에서도 비슷한 관찰이 이루어졌다. 그 당시 얼음 구름은 훨씬 더 낮은 고도 (150km 이하 또는 93 마일)에서 감지되었으며, 타이탄 대기에서 가장 복잡한 유기 분자 중 하나 인 시안화 수소와 카 이노 아세틸렌의 화학적 지문이 나타났습니다.
앤더슨에 따르면, 하이브리드 클라우드의 최신 탐지와 최신 탐지의 차이점은 북극과 남극의 계절 변화에 따른 차이입니다. 2005 년에 관찰 된 북극 북극 구름은 북동 지점이 약 2 년 후에 발견 된 반면, 남부 구름 앤더슨과 그녀의 팀은 최근 남부 동 지점 2 년 전에 관측되었다.
요컨대, 가스의 혼합물이 두 경우에서 약간 달랐거나, 북 구름이 약간 따뜻해 져서 그 조성이 약간 변경되었을 가능성이있다. 앤더슨이 설명했듯이, 이러한 관찰은 Cassini 임무가 토성 주위에서 보낸 수년 덕분에 가능해졌습니다.
“Cassini의 장점 중 하나는 시간이 지남에 따라 변화를보기 위해 13 년의 임무를 수행하는 동안 Titan을 반복해서 비행 할 수 있다는 것입니다. 이것이 장기적인 사명의 가치의 큰 부분입니다.”
이 혼합 된 혼합 구름의 얼음 구름의 구조를 결정하려면 추가 연구가 필요할 것입니다. Anderson과 그녀의 팀은 이미 어떻게 보이는지에 대한 아이디어를 가지고 있습니다. 연구자들은 돈을 위해이 구름이 단일 화학 구름과 같이 잘 정의 된 결정보다는 울퉁불퉁하고 무질서한 것으로 예상했다.
앞으로 몇 년 동안 NASA 과학자들은 데이터를 수집하는 데 많은 시간과 에너지를 소비 할 것입니다. 카시니 13 년의 사명을 수행하는 동안 궤도의 방대한 데이터 수집을 고치기 전에 무엇을 감지 할 수 있는지 누가 알겠습니까?
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