Een nieuwe studie onder leiding van een aardwetenschapper van de Universiteit van Bristol heeft aangetoond dat recentelijk onverwacht gedrag op Titan, de grootste maan van Saturnus, is te danken aan zijn unieke atmosferische chemie.

De polaire atmosfeer van Titan heeft onlangs een onverwachte en significante afkoeling ondergaan, in tegenstelling tot alle modelvoorspellingen en verschillend van het gedrag van alle andere terrestrische planeten in ons zonnestelsel.

Titan is de grootste maan van Saturnus, is groter dan de planeet Mercurius, en is de enige maan in ons zonnestelsel met een substantiële atmosfeer.

Gebruikelijk, de polaire atmosfeer op grote hoogte op het winterse halfrond van een planeet is warm omdat dalende lucht wordt gecomprimeerd en verwarmd - vergelijkbaar met wat er gebeurt in een fietspomp.

raadselachtig, De atmosferische polaire vortex van Titan lijkt daarentegen extreem koud te zijn.

Voor zijn vurige ondergang in de atmosfeer van Saturnus op 15 september, het Cassini-ruimtevaartuig behaalde een lange reeks waarnemingen van de polaire atmosfeer van Titan die bijna de helft van Titan's 29,5 aardse jaar lange jaar beslaat met behulp van het Composite Infrared Spectrometer (CIRS)-instrument.

De Cassini/CIRS-waarnemingen toonden aan dat hoewel de verwachte poolhotspot zich aan het begin van de winter in 2009 begon te ontwikkelen, dit ontwikkelde zich al snel tot een koude plek in 2012, met temperaturen zo laag als 120 K waargenomen tot eind 2015.

Alleen in de meest recente waarnemingen van 2016 en 2017 is de verwachte hotspot teruggekeerd.

Hoofdauteur Dr. Nick Teanby van de School of Earth Sciences van de University of Bristol, zei:"Voor de aarde, Venus, en Mars, het belangrijkste atmosferische koelmechanisme is infraroodstraling die wordt uitgezonden door het sporengas CO2 en omdat CO2 een lange atmosferische levensduur heeft, wordt het goed gemengd op alle atmosferische niveaus en wordt het nauwelijks beïnvloed door atmosferische circulatie.

"Echter, op Titaan, exotische fotochemische reacties in de atmosfeer produceren koolwaterstoffen zoals ethaan en acetyleen, en nitrillen, waaronder waterstofcyanide en cyanoacetyleen, die zorgen voor het grootste deel van de koeling."

Deze gassen worden hoog in de atmosfeer geproduceerd, dus een steile verticale helling hebben, wat betekent dat hun abundanties aanzienlijk kunnen worden gewijzigd door zelfs bescheiden verticale atmosferische circulaties.

Daarom, polaire bodemdaling in de winter leidde tot enorme verrijking van deze stralingsactieve gassen boven de zuidelijke winterpool.

Onderzoekers gebruikten de temperatuur en gasdichtheid gemeten met Cassini, gekoppeld aan een numeriek stralingsbalansmodel van verwarmings- en koelsnelheden, om aan te tonen dat de verrijking met sporengas groot genoeg was om aanzienlijke afkoeling en extreem koude atmosferische temperaturen te veroorzaken.

Dit verklaart eerdere waarnemingen van vreemde waterstofcyanide-ijswolken die in 2014 met Cassini's camera's boven de pool werden waargenomen.

Dr Teanby voegde toe:"Dit effect is tot dusver uniek in het zonnestelsel en is alleen mogelijk vanwege de exotische atmosferische chemie van Titan. "Een soortgelijk effect zou ook kunnen optreden in veel atmosferen van exoplaneten, met gevolgen voor wolkenvorming en atmosferische dynamiek."

De studie is gepubliceerd in Natuurcommunicatie .