Wolk van bevroren waterstofcyanide bedekt Titan

Uit data van de Cassini-sonde bij Saturnus is af te leiden dat er een enorme wolk met deeltjes bevroren waterstofcyanide hangt boven de zuidpool van Titan. Waterstofcyanide (HCN) is ook bekend onder de naam blauwzuur. De wolk werd voor het eerst in 2012 waargenomen door de Cassini-sonde.

Waterstofcyanide in de atmosfeer van Titan
Data van de Cassini-missie laten boven de zuidpool van Titan een enorme ronddraaiende wolk zien die hoge concentraties bevroren waterstofcyanide bevat. Credit: NASA/JPL-Caltech/ASI/Univ. of Arizona/SSI/Leiden Obsv./SRON

Deze ontdekking suggereert dat de atmosfeer op het zuidelijk halfrond van Titan veel sneller afkoelt dan men verwachtte.

Titan is de enige maan in het zonnestelsel die bedekt is met een dikke atmosfeer. Net zoals onze Aarde kent Titan seizoenen. Titan draait, samen met Saturnus, in 29 jaar tijd om de Zon. Seizoenen duren op Titan zeven keer zo lang als op Aarde. De laatste seizoenswissel vond plaats in 2009 toen de winter op het noordelijk halfrond over ging naar de lente en de zomer op het zuidelijk halfrond plaats maakte voor de herfst.

In mei 2012, toen het op het zuidelijk halfrond van Titan herfst werd nam de Cassini een enorme draaiende wolk met een doorsnede van enkele honderden kilometers waar boven de zuidpool van Titan. Deze poolstorm lijkt een effect te hebben op de verandering van de seizoenen. De draaiende wolk bevindt zich op een hoogte van ongeveer 300 kilometer en dat verbaasd de astronomen omdat ze dachten dat de temperatuur daar te hoog zou zijn voor de vorming van wolken.

De te ontdekken waar deze mysterieuze wolk vandaan kwam doken de onderzoekers in de data van de Cassini en ze vonden een belangrijke aanwijzing in het spectrum van het zonlicht dat door de atmosfeer van Titan wordt gereflecteerd.

Een spectrum deelt het gereflecteerde licht op in verschillende kleuren waardoor de vingerafdrukken van de verschillende elementen en moleculen die er in voorkomen zichtbaar worden. De VIMS (Visual and Infrared Mapping Spectrometer) van de Cassini brengt de verdeling van chemische componenten in de atmosfeer en aan het oppervlak van Titan in kaart.

Het licht dat uit de wolk aan de zuidpool komt laat een verrassend verschil zien met andere delen van de atmosfeer van Titan. De onderzoekers zagen duidelijk de vingerafdruk van bevroren HCN moleculen.

Gasvormig HCN is in kleine hoeveelheden aanwezig in de stikstofrijke atmosfeer van Titan. Het vinden van HCN als ijs was een verrassing omdat HCN alleen als ijs kan condenseren bij een temperatuur die lager is dan -148° Celsius. Dit is ongeveer 100 °C kouder dan voorspellingen van theoretische modellen over de bovenste atmosfeer van Titan.

Om na te gaan of dergelijke lage temperaturen echt mogelijk zijn dook het team van astronomen in de waarnemingen die door de CIRS (Composite InfraRed Spectrofotometer) van de Cassini waren gedaan. CIRS meet de temperatuur van de atmosfeer op verschillende hoogtes. Uit deze data bleek dat het zuidelijk halfrond van Titan erg snel is afgekoeld waardoor het mogelijk werd de lage temperaturen te bereiken die nodig zijn om de gigantische gifwolk boven de zuidpool te laten ontstaan.

Als gevolg van de verandering van de seizoenen sins 2009 zijn als gevolg van circulaties in de atmosfeer grote hoeveelheden gas naar de zuidpool van Titan getransporteerd. Het HCN gas is hierdoor in een geconcentreerdere hoeveelheid aanwezig en de moleculen zijn helder op infrarode golflengtes waardoor de omringende lucht nog verder wordt afgekoeld. Een andere factor die een grote rol speelt bij de snelle afkoeling is de verminderde blootstelling aan zonlicht doordat het winter begint te naderen.

De onderzoekers zijn benieuwd wat ze in 2017 zullen zien als het voor Saturnus en zijn manen zomer wordt.

De bevindingen zijn gedaan door een internationaal team van astronomen onder leiding vnn de Nederlandse astronoom Remco de Kok.

Bron:

  • SRON, 2 oktober 2014
  • Diverse persberichten, 2 oktober 2014