13年と76日間、 カッシーニ ミッションは土星の周りを費やしました。 ホイヘンス 探査）は土星とその衛星システムについて多くを明らかにしました。これは、土星の最大の月で太陽系で最も神秘的なオブジェクトの1つであるタイタンに特に当てはまります。カッシーニの多数の接近飛行の結果、科学者はタイタンのメタン湖、窒素に富んだ大気、および表面の特徴について多くを学びました。
たとえ カッシーニ 2017年9月15日に土星の大気に突入した科学者たちは、それが明らかにしたことにまだ注いでいます。たとえば、ミッションが終了する前に、カッシーニはタイタンの南極上空に浮かぶ奇妙な雲の画像を撮影しました。この雲は有毒なハイブリッド氷粒子で構成されています。この発見は、タイタンの大気とその表面で起こっている複雑な有機化学のもう1つの兆候です。
この雲は肉眼では見えなかったため、カッシーニの複合赤外線分光計（CIRS）のおかげでしか観測できませんでした。この計器は、タイタンの対流圏のメタン雨の雲のはるか上、高度160〜210 km（100〜130 mi）の雲を発見しました。また、南極の近くの南緯75度から85度の間の広い範囲をカバーしていました。
NASAの研究者は、CIRS装置によって取得された化学的指紋を使用して、雲の化学組成を再構築するための実験も行いました。これらの実験により、雲はシアン化水素とベンゼンの有機分子で構成されていることが判明しました。これらの2つの化学物質は、互いの上に積層されるのではなく、一緒に凝縮して氷の粒子を形成したように見えました。
過去10年以上タイタンの雰囲気を研究してきた人にとって、これはかなり興味深い予想外の発見でした。 NASAのゴダード宇宙飛行センターのCIRS共同研究者であるキャリーアンダーソンは、最近のNASAの記者発表でこう述べています。
「この雲は、タイタンの大気中の氷の新しい化学式を表しています。興味深いのは、この有害な氷が2つの分子でできており、南極にある豊富な混合ガスから凝縮したことです。」
タイタンの南極の周りのこの雲の存在は、月全体の循環パターンのもう1つの例でもあります。これには、夏を経験している半球から冬に半球を経験するために送信される暖かいガスの流れが含まれます。季節が変わると、このパターンは方向が逆になり、冬に発生している極の周りに雲が蓄積します。
カッシーニのオービターが20o4で土星に到着したとき、タイタンの北半球は冬を経験していました。これは2004年に始まりました。これは、北極の周りの雲の増加によって証明されました。同様に、同じ現象がカッシーニの使命の終わり近くの南極周辺で起こっていました。
これはタイタンの季節変化とほぼ一致しており、地球のおよそ7年ごとに発生します。タイタンの1年は約29.5地球年続きます。通常、タイタンの大気中に形成される雲は層状に構造化されており、さまざまな種類のガスがさまざまな高度で氷のような雲に凝縮されます。どれが凝縮するかは、存在する蒸気の量と温度（表面に近づくほど着実に低温になる）に依存します。
ただし、時々、さまざまなタイプの雲が高度の範囲にわたって形成されたり、他のタイプの雲と凝縮したりすることがあります。これは確かに、南極の上に点在したシアン化水素とベンゼンの大きな雲に当てはまった場合にそうでした。この雲の証拠は、2015年7月から11月の間に行われたCIRS装置で行われた3セットのタイタン観測から導き出されました。
CIRS装置は、赤外光をその構成色に分離することによって機能し、次に、さまざまな波長でこれらの信号の強度を測定して、化学シグネチャの存在を判断します。以前は、南極上のシアン化水素の氷の雲や、月の成層圏の他の有毒化学物質の存在を識別するために使用されていました。
GoddardのCIRS主任研究員であるF. Michael Flasarは次のように述べています。
「CIRSはリモートセンシング温度計および化学プローブとして機能し、大気中の個々のガスから放出される熱放射を検出します。そしてこの装置は、惑星や月を通り過ぎる間、すべてリモートでそれを行います。」
しかし、化学物質の「指紋」の観測データを調べたところ、アンダーソンと彼女の同僚は、氷の雲のスペクトルの特徴が個々の化学物質のスペクトルの特徴と一致していないことに気付きました。これに対処するために、チームは、タイタンの成層圏の条件をシミュレートするチャンバー内でガスの混合物を凝縮させる実験室実験の実施を開始しました。
化学物質の異なるペアをテストした後、彼らは最終的にCIRSによって観測された赤外線シグネチャに一致するものを見つけました。最初は、一方のガスを他方のガスより先に凝縮させようとしましたが、両方のガスを同時に導入して凝縮させると、最良の結果が得られることがわかりました。公平を期すために、アンダーソンと彼女の同僚がCIRSデータで凝縮された氷を発見したのはこれが初めてではありませんでした。
たとえば、北半球で冬至が発生してから約2年後の2005年に、北極付近で同様の観測が行われました。当時、氷の雲ははるかに低い高度（150 km（93 mi）以下）で検出され、シアン化水素とカイノアセチレン（タイタンの大気中のより複雑な有機分子の1つ）の化学的指紋を示しました。
アンダーソンによれば、これとハイブリッドクラウドの最新の検出の違いは、北極と南極の季節変動の違いに帰着します。 2005年に観測された北極雲は、北冬至の約2年後に発見されたのに対し、最近調査した南部雲アンダーソンとそのチームは、南冬至の2年前に発見されました。
つまり、2つのケースでガスの混合がわずかに異なっていたり、北部の雲がわずかに暖まったりして、その組成が多少変化している可能性があります。アンダーソンが説明したように、これらの観察は、カッシーニのミッションが土星の周りで過ごした長年のおかげで可能になりました：
「カッシーニの利点の1つは、13年間の任務の間にタイタンを何度も飛行することができ、時間の経過に伴う変化を確認できたことです。これは、長期的な使命の価値の大部分です。」
これらの混合組成の氷のような雲の構造を決定するには、追加の研究が確かに必要です。アンダーソンと彼女のチームは、それらがどのように見えるかについてすでにいくつかのアイデアを持っています。彼らのお金のために、研究者達はこれらの雲が単一の化学雲のように明確に定義された結晶というよりむしろ塊で無秩序であることを期待しています。
NASAの科学者は、今後数年間で、膨大な時間とエネルギーを使って、 カッシーニ 13年間の任期中の任務。オービターの膨大なデータのコレクションを使い果たす前に、他に何を検出するか誰が知っていますか？
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