Chociaż misja sondy Cassini-Huygens, która badała Saturna i jego system planetarny, zakończyła się prawie siedem lat temu, ogromna ilość danych zebranych w ciągu 20 lat badań wciąż jest analizowana.

Astronomowie z Uniwersytetu Cornell odegrali znaczącą rolę w tej analizie, a nowe badanie danych uzyskanych z eksperymentów radarowych przyniosło nowe informacje na temat składu i aktywności ciekłych węglowodorów w morzach w pobliżu bieguna północnego Tytana, największego z 146 znanych księżyców Saturna.

Innowacyjna metoda badawcza
Eksperyment radarowy bistatyczny polega na skierowaniu wiązki radiowej z sondy na cel - w tym przypadku Tytan - gdzie jest odbijana do anteny odbiorczej na Ziemi. To odbicie powierzchniowe jest spolaryzowane, co oznacza, że dostarcza informacji zebranych z dwóch niezależnych perspektyw, w przeciwieństwie do monostatycznych danych radarowych, gdzie odbity sygnał wraca do sondy.

Według Valerio Poggialiego, badacza w Centrum Astrofizyki i Nauki o Planetach (CCAPS) na Uniwersytecie Cornell, wynik metody bistatycznej to bardziej kompletny zestaw danych, wrażliwy na skład i chropowatość powierzchni odbijającej. Ta nowa metoda pozwoliła naukowcom na oddzielną analizę składu i chropowatości powierzchni mórz Tytana, czego wcześniejsze analizy monostatycznych danych radarowych nie mogły osiągnąć.

Wyniki analizy
Analiza ujawniła różnice w składzie powierzchniowych warstw węglowodorów w morzach, w zależności od szerokości geograficznej i lokalizacji (bliskość rzek i estuariów, na przykład). Południowa część Kraken Mare wykazała najwyższy współczynnik dielektryczny - miarę zdolności materiału do odbijania sygnału radiowego. Na przykład woda na Ziemi jest bardzo refleksyjna, ze współczynnikiem dielektrycznym wynoszącym około 80; morza etanu i metanu na Tytanie mają około 1,7.

Badacze stwierdzili również, że wszystkie trzy morza były głównie spokojne w czasie przelotu, z falami powierzchniowymi nie większymi niż 3,3 milimetra. Nieco wyższy poziom chropowatości - do 5,2 mm - wykryto w pobliżu obszarów przybrzeżnych, estuariów i cieśnin międzybasenowych, co może być wskaźnikiem prądów pływowych.

Valerio Poggiali zaznaczył, że istnieją wskazania, że rzeki wpływające do mórz zawierają czysty metan, zanim wpłyną do otwartych ciekłych mórz, które są bogatsze w etan. Jest to podobne do Ziemi, gdzie rzeki słodkowodne wpływają do słonych oceanów.

Dalsze badania
Poggiali stwierdził, że dalsze prace nad danymi wygenerowanymi przez Cassini w trakcie jego 13-letnich badań Tytana są już w toku. "Istnieje kopalnia danych, które wciąż czekają na pełną analizę w sposób, który powinien przynieść nowe odkrycia," powiedział. "To dopiero pierwszy krok."

Wsparcie badawcze
Wsparcie dla tych badań zostało udzielone przez NASA i Włoską Agencję Kosmiczną.

Znaczenie odkryć
Nowe informacje na temat składu i dynamiki mórz Tytana dają wgląd w procesy geologiczne i meteorologiczne na tym fascynującym księżycu. Różnice w składzie powierzchniowych warstw mórz, ujawnione przez analizę, zależą od szerokości geograficznej i lokalizacji, co wskazuje na skomplikowane interakcje między procesami atmosferycznymi i powierzchniowymi. Szczególnie interesujące jest odkrycie, że południowa część Kraken Mare ma najwyższy współczynnik dielektryczny, co sugeruje większą refleksyjność tego obszaru.

Badania również wykazały, że powierzchnie mórz są głównie spokojne, z małymi falami, co kontrastuje z bardziej dynamicznymi warunkami, które widzimy na Ziemi. Jest to ważne dla zrozumienia procesów hydrodynamicznych na Tytanie i może mieć implikacje dla przyszłych misji i badań tego księżyca.

Wyzwania techniczne i przyszłe kroki
Przeprowadzenie bistatycznego eksperymentu radarowego wymaga precyzyjnej koordynacji między naukowcami, którzy go projektują, planistami misji Cassini i zespołem zbierającym dane w stacji odbiorczej. Te eksperymenty były przeprowadzane podczas czterech przelotów Cassini w 2014 i 2016 roku, a dane zebrane podczas tych misji umożliwiły szczegółową analizę powierzchni mórz Tytana.

Poggiali podkreślił znaczenie dalszej analizy danych zebranych przez Cassini w trakcie jego 13-letniej misji. "To dopiero początek," powiedział, wskazując, że istnieje wiele danych, które wciąż czekają na pełną analizę. Te badania będą nadal dostarczać nowych informacji na temat procesów geologicznych i atmosferycznych na Tytanie, otwierając drogę dla przyszłych misji i badań.

Międzynarodowa współpraca
Te badania zostały przeprowadzone przy wsparciu NASA i Włoskiej Agencji Kosmicznej, a udział w nich wzięli naukowcy z kilku globalnych instytucji, w tym Uniwersytetu w Bolonii, Obserwatorium Paryskiego, NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL), California Institute of Technology, Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory i Massachusetts Institute of Technology.

Końcowe myśli
Wyniki tych badań dostarczają nowych wglądów w skomplikowane procesy kształtujące powierzchnię i atmosferę Tytana. Dane z radarów bistatycznych umożliwiły bardziej szczegółową analizę składu i chropowatości powierzchniowych warstw mórz, co będzie miało istotne implikacje dla przyszłych badań tego fascynującego księżyca. Z dużą ilością danych, które wciąż czekają na analizę, badania Tytana będą nadal odkrywać nowe tajemnice i pogłębiać nasze zrozumienie tego odległego świata.

Źródło: Cornell University