Selama 13 tahun dan 76 hari itu Cassini misi dihabiskan di sekitar Saturnus, pengorbit dan pendaratnya (the Huygens Probe) mengungkapkan banyak tentang Saturnus dan sistem bulannya. Ini terutama berlaku untuk Titan, bulan terbesar Saturnus dan salah satu objek paling misterius di Tata Surya. Sebagai hasil dari banyak flybies Cassini, para ilmuwan belajar banyak tentang danau metana Titan, atmosfer yang kaya nitrogen, dan fitur permukaan.
Meskipun Cassini terjun ke atmosfer Saturnus pada 15 September 2017, para ilmuwan masih menuangkan hal-hal yang diungkapkannya. Misalnya, sebelum mengakhiri misinya, Cassini menangkap gambar awan aneh yang melayang tinggi di atas kutub selatan Titan, yang terdiri dari partikel es hibrida beracun. Penemuan ini adalah indikasi lain dari kimia organik kompleks yang terjadi di atmosfer Titan dan di permukaannya.
Karena awan ini tidak terlihat oleh mata telanjang, itu hanya dapat diamati berkat Cassometer's Infrared Spectrometer (CIRS). Instrumen ini melihat awan pada ketinggian sekitar 160 hingga 210 km (100 hingga 130 mil), jauh di atas awan hujan metana di troposfer Titan. Ini juga mencakup area besar di dekat kutub selatan, antara 75 ° dan 85 ° Lintang Selatan.
Menggunakan sidik jari kimia yang diperoleh oleh instrumen CIRS, para peneliti NASA juga melakukan percobaan laboratorium untuk merekonstruksi komposisi kimia awan. Percobaan ini menentukan bahwa awan itu terdiri dari molekul organik hidrogen sianida dan benzena. Kedua bahan kimia ini tampaknya telah terkondensasi bersama untuk membentuk partikel-partikel es, bukannya berlapis-lapis.
Bagi mereka yang telah menghabiskan lebih dari satu dekade terakhir mempelajari atmosfer Titan, ini adalah penemuan yang agak menarik dan tak terduga. Seperti yang dikatakan Carrie Anderson, penyelidik CIRS di Goddard Space Flight Center NASA, dalam pernyataan pers NASA baru-baru ini:
"Awan ini merupakan formula es kimia baru di atmosfer Titan. Yang menarik adalah bahwa es berbahaya ini terbuat dari dua molekul yang terkondensasi bersama-sama dari campuran gas yang kaya di kutub selatan. "
Kehadiran awan ini di sekitar kutub selatan Titan juga merupakan contoh lain dari pola sirkulasi global bulan. Ini melibatkan arus gas hangat yang dikirim dari belahan bumi yang mengalami musim panas ke belahan bumi yang mengalami musim dingin. Pola ini berbalik arah ketika musim berubah, yang mengarah ke penumpukan awan di sekitar kutub mana pun yang mengalami musim dingin.
Ketika pengorbit Cassini tiba di Saturnus pada 20o4, belahan bumi utara Titan mengalami musim dingin - yang dimulai pada 2004. Hal ini dibuktikan dengan penumpukan awan di sekitar kutub utara, yang dilihat Cassini saat pertemuan pertama dengan bulan lebih lambat dari tahun yang sama. Demikian pula, fenomena yang sama terjadi di sekitar kutub selatan dekat akhir misi Cassini.
Ini konsisten dengan perubahan musiman di Titan, yang berlangsung kira-kira setiap tujuh tahun Bumi - satu tahun di Titan berlangsung sekitar 29,5 tahun Bumi. Biasanya, awan yang terbentuk di atmosfer Titan terstruktur berlapis-lapis, di mana berbagai jenis gas akan mengembun menjadi awan es di ketinggian berbeda. Yang mana mengembun tergantung pada berapa banyak uap hadir dan suhu - yang menjadi semakin dingin semakin dekat ke permukaan.
Namun, kadang-kadang, berbagai jenis awan dapat terbentuk pada rentang ketinggian, atau berkondensasi bersama dengan jenis awan lainnya. Ini jelas tampak seperti kasus ketika datang ke awan besar hidrogen sianida dan benzena yang terlihat di atas kutub selatan. Bukti awan ini berasal dari tiga set pengamatan Titan yang dibuat dengan instrumen CIRS, yang berlangsung antara Juli dan November 2015.
Instrumen CIRS bekerja dengan memisahkan cahaya inframerah menjadi warna-warna penyusunnya, dan kemudian mengukur kekuatan sinyal-sinyal ini pada panjang gelombang yang berbeda untuk menentukan keberadaan tanda tangan kimia. Sebelumnya, itu digunakan untuk mengidentifikasi keberadaan awan es hidrogen sianida di atas kutub selatan, serta bahan kimia beracun lainnya di stratosfer bulan.
Sebagai F. Michael Flasar, penyelidik utama CIRS di Goddard, mengatakan:
“CIRS bertindak sebagai termometer penginderaan jauh dan sebagai probe kimia, memilih radiasi panas yang dipancarkan oleh gas individu di atmosfer. Dan instrumen melakukan semuanya dari jarak jauh, saat melewati planet atau bulan. "
Namun, ketika memeriksa data pengamatan untuk "sidik jari" kimia, Anderson dan rekan-rekannya memperhatikan bahwa tanda-tanda spektral awan es tidak cocok dengan orang-orang dari bahan kimia individu. Untuk mengatasinya, tim mulai melakukan percobaan laboratorium di mana campuran gas terkondensasi dalam ruang yang disimulasikan kondisi di stratosfer Titan.
Setelah menguji berbagai pasang bahan kimia, mereka akhirnya menemukan satu yang cocok dengan tanda tangan inframerah yang diamati oleh CIRS. Pada awalnya, mereka mencoba membiarkan satu gas mengembun sebelum yang lain, tetapi menemukan bahwa hasil terbaik diperoleh ketika kedua gas diperkenalkan dan dibiarkan mengembun pada saat yang sama. Agar adil, ini bukan pertama kalinya Anderson dan rekan-rekannya menemukan es yang terkondensasi bersama dalam data CIRS.
Sebagai contoh, pengamatan serupa dilakukan di dekat kutub utara pada 2005, sekitar dua tahun setelah belahan bumi utara mengalami titik balik matahari musim dingin. Pada saat itu, awan es terdeteksi pada ketinggian yang jauh lebih rendah (di bawah 150 km, atau 93 mil) dan menunjukkan sidik jari kimiawi dari sianisida hidrogen dan caynoacetylene - salah satu molekul organik yang lebih kompleks di atmosfer Titan.
Perbedaan antara ini dan deteksi terbaru dari awan hibrida, menurut Anderson, bermuara pada perbedaan variasi musiman antara kutub utara dan selatan. Sementara awan kutub utara yang diamati pada tahun 2005 terlihat sekitar dua tahun setelah titik balik matahari musim dingin utara, awan selatan Anderson dan timnya baru-baru ini diperiksa terlihat dua tahun sebelum titik balik matahari musim dingin selatan.
Singkatnya, adalah mungkin bahwa campuran gas-gas sedikit berbeda dalam dua kasus, dan / atau bahwa awan utara memiliki sedikit peluang untuk menghangat, sehingga mengubah komposisinya agak. Seperti yang dijelaskan Anderson, pengamatan ini dimungkinkan berkat bertahun-tahun yang dihabiskan misi Cassini di sekitar Saturnus:
“Salah satu keunggulan Cassini adalah bahwa kami dapat terbang dengan Titan lagi dan lagi selama misi tiga belas tahun untuk melihat perubahan dari waktu ke waktu. Ini adalah bagian besar dari nilai misi jangka panjang. ”
Studi tambahan tentu akan diperlukan untuk menentukan struktur awan es komposisi campuran ini, dan Anderson dan timnya sudah memiliki beberapa ide tentang bagaimana mereka akan terlihat. Untuk uang mereka, para peneliti berharap awan-awan ini menjadi kental dan tidak teratur, bukan kristal yang terdefinisi dengan baik seperti awan kimia tunggal.
Di tahun-tahun mendatang, para ilmuwan NASA yakin akan menghabiskan banyak waktu dan energi memilah-milah semua data yang diperoleh Cassini misi selama misinya 13 tahun. Siapa yang tahu apa lagi yang akan mereka deteksi sebelum mereka kehabisan koleksi data pengorbit yang luas?
Bacaan Masa Depan: NASA
