2010.08.12. - Merről fúj a szél a Titánon?

A legnagyobb szaturnuszholdon megfigyelt homokdűnék iránya nem egyezett a korábbi légkörmodellek eredményeivel, az új vizsgálatok alapján időszakos monszunszelek felelnek a látszólagos ellentmondásért.

A Szaturnusz legnagyobb, egyben az egész Naprendszer egyik legizgalmasabb holdjának számító Titánt - mely a bolygókísérők között egyedülállóan sűrű légkörrel rendelkezik - immár hatodik éve vizsgálja a Cassini űrszonda, melynek Huygens nevű leszállóegysége 2005 januárjában le is ereszkedett a hold felszínéig. A misszió egyik fontos célkitűzése a Titán atmoszférájában zajló folyamatok feltérképezése és megértése. Ennek kapcsán az egyik legnagyobb kérdés a holdon, főként annak egyenlítői és alacsony szélességi övezetében uralkodó széljárás irányára vonatkozik.

A Huygens szonda mérései alapján az egyenlítői régióban, a felszín közelében keleti-nyugati széljárás uralkodik, ugyanakkor a már a Cassini első felvételein jól látszó, óriási (körülbelül 1 kilométer széles, több száz kilométer hosszú, akár száz méter magas) homokdűnék - melyek néhány tized milliméter átmérőjű, fagyott szénhidrogén-szemcsékből állnak - mintázata ennek pont az ellenkezőjére, azaz nyugatról kelet felé fújó szelekre utal. Az ellentmondást tovább fokozza, hogy a légkördinamikai alaptételek szerint az egyenlítői régióban mindenképpen keleti-nyugati felszínközeli széljárásnak kell uralkodnia, mivel a sarkokhoz közelebbi vidékeken az átlagos szélirány nyugatról kelet felé mutat, a szélerősségeknek pedig globálisan nagyjából ki kell egyenlítődniük.

A probléma feltárását nehezíti, hogy a Cassini nem folyamatosan monitorozza a Titánt, hanem csak néhány hetente közelíti meg és végez különböző méréseket. Tetsuya Tokano, a kölni egyetem munkatársának új eredményei azonban, úgy tűnik, feloldják az ellentmondást. A kutató vizsgálatai alapján ugyanis a szaturnuszhold egyenlítői régiójában időszakosan a földi monszunszelekhez hasonló légmozgások alakulhatnak ki, amik az eredeti (tehát keleti-nyugati) széliránnyal ellentétes irányban, az átlagosnál nagyobb sebességgel fújnak. Ezek a szelek a napéjegyenlőségek környékén következhetnek be, ekkor a napsugárzás merőlegesen éri a Titán egyenlítői vidékét, így a felette lévő légkör az átlagosnál valamivel jobban felmelegszik, és felfelé irányuló áramlatok alakulnak ki benne.

A Cassini radarképein látszó homokdűnék a Titán egyenlítői régiójában (fent), melyek a földi, például a Namíb-sivatagban megfigyelhető dűnékhez hasonlítanak (alul). A fenti képen lévő világos foltok nem felhők, hanem kiemelkedő felszínformák a dűnék között.
[NASA/JPL/JSC]

A Titán monszunszeleinek sebessége jóval kisebb a földiekénél (mindössze 7-8 km/h), de ez éppen elég a hold alacsony szélességi tartományaiban lévő homok mozgatásához, ugyanakkor a más időszakokban uralkodó átlagos szélerősség (mely ennek az értéknek csak legfeljebb a felét teszi ki) már nem. Ez pedig megmagyarázza, hogy bár a napéjegyenlőségek a Szaturnusz rendszerének 29 éves Nap körüli keringése során csak kétszer következnek be, a dűnék iránya mindvégig nyugati-keleti marad.

Tokano pontosította a korábbi légkörmodelleket is, melyek jórészt a Föld és a Mars légmozgásain alapultak. Munkájához felhasználta a Cassini által négy év alatt összegyűjtött, a hold domborzati és globális légkörzési viszonyait vizsgáló radarméréseket is, melyeket a közelmúltban publikáltak Ralph Lorentz (Johns Hopkins University, Baltimore, USA) vezetésével.

A Titán korábbi légkörmodelljeinek pontosításához a Cassini radarméréseit is felhasználták. A képen a hold négy évnyi megfigyelési anyagból összeállított, globális légkörzési térképe látható.
[NASA/JPL/STScI]

A mostani eredmények nagy előrelépést jelentenek a Titán szélviszonyainak megismerésében, ami különösen fontos egy esetleges jövőbeli, a hold légkörébe küldendő ballonos misszió tervezésének szempontjából is.

Forrás:

• NASA Cassini Mission News 2010.07.29.