La nebulosa luna de Saturno, Titán, tiene un vórtice polar de invierno similar a la Tierra de larga duración sobrealimentado por la peculiar química de la luna. según una nueva investigación publicada en la revista AGU Cartas de investigación geofísica .

Titán es la segunda luna más grande del sistema solar y la única luna con una atmósfera espesa comparable a la de la Tierra. La luna de Saturno puede ser el lugar más parecido a la Tierra en el sistema solar, con estaciones, lagos de lluvia y superficiales, aunque está unas 10 veces más lejos del Sol que la Tierra y hace mucho frío.

Estratosfera de Titán, como la de la Tierra, se caracteriza por capas más frías más cercanas a la superficie y capas más cálidas más arriba, y es el reino del vórtice polar, una capa de aire frío que se posa sobre los postes en invierno. Este es el mismo fenómeno que puede causar temperaturas frías en América del Norte durante el invierno.

En la tierra, el vórtice polar suele disiparse en primavera. El nuevo estudio encontró que el vórtice polar del hemisferio norte de Titán se mantiene más allá del solsticio de verano de la luna, en lo que sería a finales de junio en la Tierra, que dura tres cuartos de un año Titán, o unos 22 años terrestres.

El nuevo estudio utilizó mediciones de la nave espacial Cassini de la NASA y la ciencia atmosférica desarrollada en la Tierra para comprender los cambios estacionales observados en Titán.

El nuevo estudio amplió el trabajo anterior de los investigadores que indica que la presencia del vórtice polar en Titán explicó el enriquecimiento de los gases traza en la estratosfera de la luna y el enriquecimiento de los gases traza explicaron el frío inesperadamente intenso observado en el vórtice del hemisferio sur a principios del invierno.

La combinación del enfriamiento causado por los gases traza y el calentamiento causado por el aire que se hunde divide el invierno de Titán en dos fases, según el nuevo estudio.

"La Tierra se enfría en invierno debido a la falta de luz solar sobre los polos, pero no obtiene este efecto adicional de los gases adicionales, mientras que en Titán tienes estos gases extraños que hacen que el proceso sea aún más extremo de lo que sería de otra manera, "dijo Nick Teanby, un científico planetario de la Universidad de Bristol en el Reino Unido, y el autor principal del nuevo estudio.

El trabajo anterior de Teanby y sus colegas describió la relación entre los gases traza y el vórtice polar, pero el nuevo estudio es el primer análisis completo de la variación estacional en la temperatura y composición de la estratosfera de Titán, basado en datos de mapas infrarrojos de la gira completa de 13 años terrestres de Cassini por el sistema de Saturno.

"Esta es la primera vez que un artículo se ha incluido en la totalidad del conjunto de datos de Cassini, cubriendo casi la mitad del año de Titán, y analizó cómo podría diferir la evolución de los vórtices polares del norte y del sur, "dijo Claire Newman, un experto en atmósferas planetarias en Aeolis Research y un investigador no afiliado al nuevo estudio. "Trabajo en modelos atmosféricos y nos basamos en este tipo de observaciones para comprender qué tan correctamente nuestros modelos están capturando lo que está sucediendo en Titán".

En el futuro, los autores del nuevo estudio esperan tener suficientes datos para aplicar los modelos atmosféricos de la Tierra a Titán e intentar predecir las tendencias climáticas en la Luna. Probar modelos en un mundo completamente nuevo podría ayudar a los científicos a hacer que los modelos sean más robustos. Un día, La inusual luna de Saturno puede ayudar a los científicos a comprender mejor la atmósfera de nuestro planeta natal, Dijo Teanby.

"Por qué es tan interesante es que Titán es como una mini Tierra con una atmósfera realmente exótica y fría que podemos usar para probar modelos climáticos y cosas así, "Dijo Teanby." Ese es el panorama general de por qué nos molestamos, pero supongo que la verdadera motivación es que es genial tratar de resolver estas cosas ".

Torbellino de invierno

Titán gira sobre un eje inclinado aproximadamente al mismo grado que el de la Tierra, que le da a la luna estaciones como la de la Tierra, pero prolongados a lo largo de los 29 años terrestres que necesitan Titán y Saturno para dar la vuelta al Sol. La nave espacial Cassini de la NASA observó el cambio de estaciones de Titán, desde mediados de invierno hasta el solsticio de verano en el hemisferio norte de la luna.

Cuando Cassini llegó a Saturno en 2004, El polo norte de Titán estaba envuelto en un vórtice polar desde el polo hasta unos 45 grados de latitud norte, sobre dónde está la frontera sur de Montana en la Tierra.

Un vórtice polar es una gran capa de aire frío y baja presión que se asienta sobre los polos en invierno. girando en la dirección del planeta, o de la luna, girar. Fuertes corrientes en chorro del oeste rodean el polo y contienen el frío, creando una clara separación del aire caliente del ecuador. Las barreras de chorro de agua evitan la mezcla de masas de aire y mantienen los productos químicos y el frío dentro del vórtice.

En la tierra, el borde de este gran sistema atmosférico se encuentra a unos 60 grados de latitud, la frontera sur del Yukón de Canadá y los Territorios del Noroeste en el hemisferio norte. Las latitudes más bajas se encuentran con el vórtice, como hizo Norteamérica en enero pasado, cuando la corriente en chorro en círculo se debilita o serpentea.

Cassini descubrió que el vórtice polar norte de Titán persistió durante el equinoccio y se rompió en verano. al igual que en la Tierra, pero que durará más tarde en el año. Mientras tanto, un nuevo vórtice comenzó a formarse sobre el polo sur poco después del equinoccio lunar. El embrionario vórtice del sur fue, asombrosamente, más frío que el vórtice del norte, que solo se había observado en plena gloria invernal.

La nueva investigación sugiere que la diferencia podría ser una fase extra fría de principios de invierno producida por la química de Titán en lugar de diferencias intrínsecas entre los polos.

Extraña química

El nuevo estudio sugiere que la química atmosférica de Titán puede acentuar su vórtice polar. Como la atmósfera de la Tierra La atmósfera de Titán es principalmente nitrógeno, y la presión de la superficie de la luna es aproximadamente 1,5 veces la de la Tierra al nivel del mar. Pero a diferencia de la Tierra, el 2 por ciento restante de la atmósfera es principalmente metano, el principal componente del gas natural. Cuando llueve en Titán llueve hidrocarburos.

Alto en la luna relativamente caliente atmósfera superior, el metano reacciona con la energía del Sol y del campo magnético de Saturno para producir trazas de gases como el cianuro, etileno, etano y moléculas orgánicas más grandes. Algunos de estos gases son componentes básicos de la neblina característica de Titán.

Cassini observó el enriquecimiento de estos gases traza sobre los polos invernales y la nueva investigación encuentra que este enriquecimiento es más pronunciado a principios del invierno. cuando el polo también está más frío.

En titán como en la Tierra, la diferencia de temperatura entre el ecuador y el polo oscuro del invierno impulsa en última instancia la formación del vórtice polar. En ambos mundos el aire frío se hunde, arrastrando la atmósfera superior hacia abajo en el polo en invierno. A medida que los gases traza se mezclan hacia abajo en las capas intermedias más frías de la atmósfera de Titán, se condensan en nubes líquidas o sólidas. Los gases traza condensados ​​actúan como un sumidero, acelerando el movimiento de más gases traza hacia abajo desde la parte superior de la atmósfera donde se crean.

Los gases traza hacen que las capas frías de la estratosfera de Titán sean aún más frías al emitir luz infrarroja. La luz infrarroja está más allá del espectro de luz visible y es perceptible para los humanos como calor. Cuando los gases traza brillan, pierden energía, que tiene el efecto de enfriar la atmósfera irradiando energía al espacio. El nuevo estudio propone que el aire ahora aún más frío se hunde más rápido, en un gélido ciclo de retroalimentación.

"Todo eso está sucediendo al comienzo del invierno, entonces el comienzo del invierno es realmente, realmente frio, "Dijo Teanby. Eventualmente, el aumento de presión causado por todo ese aire que se hunde crea su propio calor, que contrarresta el ciclo de retroalimentación. Los autores sugieren que esto crea dos fases distintas en el invierno de Titán.

"A medida que se adentra en el invierno y la circulación se desarrolla más, obtienes un efecto contrario, donde comienzas a calentar la estratosfera debido a esta compresión del aire a medida que se hunde. Entonces, hay estas dos fases del invierno que son bastante extrañas. No estamos totalmente seguros de que sea eso lo que está pasando pero esa es nuestra teoría en este momento, "Dijo Teanby.

Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de AGU Blogs (http://blogs.agu.org), una comunidad de blogs de ciencia de la Tierra y el espacio, alojado por la American Geophysical Union. Lea la historia original aquí.