Nowe zdjęcia Tytana z teleskopów JWST i Keck ujawniają rzadką obserwację

Naukowcy zajmujący się planetami bardzo oczekiwali wykorzystania widzenia w podczerwieni Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba do badania tajemniczego księżyca Saturna – Tytana i jego atmosfery. Oczekiwanie w końcu dobiegło końca, a wyniki są spektakularne. Ponadto JWST miał niewielką pomoc od jednego ze swoich przyjaciół z obserwatorium naziemnego, pomagając w rozszyfrowaniu niektórych dziwnych cech na nowych obrazach. Okazuje się, że JWST właśnie sfotografował rzadkie zdarzenie na Tytanie: chmury. Na tych nowych zdjęciach białe obszary w pobliżu wierzchołka Tytana to chmury, prawdopodobnie utworzone z metanu. Wydaje się, że chmury uformowały się nad północnym regionem Tytana, znanym z jezior utworzonych z ciekłych węglowodorów.

Bogata w azot atmosfera Tytana okrywa księżyc jak całun, ponieważ jest o 50% gęstsza niż atmosfera ziemska i światło widzialne nie może przez nią przeniknąć. Ale astronomowie wymyślili pomysłowe sposoby patrzenia przez atmosferę – używając radaru, technik w podczerwieni i innych sztuczek, umożliwiając im dostrzeżenie szczegółów w atmosferze Tytana i co zadziwiające, nawet na powierzchni, aby zobaczyć cechy takie jak wydmy, a także węglowodorowe rzeki i jeziora. Podczas gdy astronomowie byli w stanie wykrywać chmury w atmosferze Tytana od 1995 roku, według planetolog Sarah Hörst, jest to rzadkie i Tytan może przetrwać lata bez wykrywalnych chmur.

JWST sfotografował Tytana 4 listopada. Wpis na blogu NASA szczegółowo opisuje , jak Sebastien Rodriguez z Universite Paris Cité jako pierwszy zobaczył nowe zdjęcia, gdy dane dotarły na Ziemię, a Rodriguez zaalarmował resztę zespołu w e-mailu:

Co za pobudka dzisiejszego ranka! Wiele alertów w mojej skrzynce pocztowej! Poszedłem bezpośrednio do komputera i od razu zacząłem pobierać dane. Na pierwszy rzut oka jest po prostu niezwykły! Chyba widzimy chmurę!

Kierownik projektu JWST Solar System GTO Heidi Hammel ze Stowarzyszenia Uniwersytetów Badań Astronomicznych (AURA) zareagowała podobnie:

Fantastycznie! Uwielbiam patrzeć na chmurę i oczywiste oznaczenia albedo. Czekam więc na widmo! Gratulacje, wszyscy!!!

Zespół szybko wezwał kolegów z Teleskopu Kecka na Mauna Kea na Hawajach w celu przeprowadzenia dalszych obserwacji. Seria zdjęć Kecka wykonanych około 30 i 54 godzin po JWST pokazała podobne chmury – prawdopodobnie te same – ale nieco przesunięte z powodu obrotu Księżyca względem Ziemi.

Obawialiśmy się, że chmury znikną, kiedy jeden i dwa dni później spojrzeliśmy na Tytana za pomocą Kecka, ale ku naszej radości chmury były w tych samych miejscach i wyglądały, jakby mogły zmienić swój kształt.powiedział Imke de Pater, profesor UC Berkeley w Graduate School, w komunikacie prasowym.

Astronomowie ostrzegają jednak, że ponieważ chmury nie utrzymują się długo na Tytanie ani na Ziemi, więc te widziane 4 listopada przez JWST mogą nie być takie same jak te widziane 7 listopada przez Kecka. Tytan jest jedynym księżycem w Układzie Słonecznym z gęstą atmosferą i jedynym ciałem planetarnym poza Ziemią, które obecnie ma cechy powierzchniowe, takie jak rzeki, jeziora i morza. Jednak w przeciwieństwie do Ziemi ciecz na powierzchni Tytana składa się z węglowodorów, w tym metanu i etanu, a nie z wody.

Nowe i kontynuowane obserwacje Tytana z JWST, w połączeniu z obserwacjami z teleskopów naziemnych, pomogą astronomom zrozumieć wzorce pogodowe na Tytanie. Ponadto nadchodząca misja na ten księżyc, zaplanowana na 2027 rok, zwana Dragonfly, również dostarczy więcej informacji. Dragonfly ma lądownik wielowirnikowy i oceni możliwość zamieszkania w unikalnym środowisku Tytana.

Zespół naukowy, który wykorzystał JWST do badania Tytana, wciąż pracuje nad swoimi danymi, więc te obserwacje są nadal w toku, a zespół podkreślił, że ich praca nie przeszła jeszcze procesu recenzji.

Teleskop Jamesa Webb’a pokazuje księżyc Saturna – Tytan

24 sierpnia ważny instrument na pokładzie Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST) uległ awarii, co skłoniło zespół misji do wyłączenia go. Problem pojawił się, gdy instrument średniej podczerwieni (MIRI) doświadczył zwiększonego tarcia w jednym z kół w trybie spektroskopii średniej rozdzielczości (MRS). Zespół misji wyłączył MIRI na czas próby zdiagnozowania problemu, opuszczając obserwatorium, aby kontynuować obserwacje w innych trybach.

Nastąpiło to wkrótce po tym, jak Webb został uderzony przez mikrometeoroid pod koniec maja, który spowodował uszkodzenie jednego z jego głównych segmentów zwierciadła. Na szczęście spowodowane przez to uszkodzenia nie wpłyną na działanie teleskopu, a zespół misji ogłosił na początku tego miesiąca, że ​​przywrócił MIRI do stanu operacyjnego. Wówczas Webb ponownie skierował swoją optykę na podczerwień w kosmos i wykonał zapierające dech w piersiach zdjęcia. Obejmuje to nowe zdjęcie największego księżyca Saturna, Tytana.

Obraz został przetworzony i pokazany przez dr Michaela Radke. Według Radke, zdjęcie zostało wykonane między 4 a 5 listopada, podwoił skalę i dodał czerwony, zielony i niebieski, aby przedstawić różne długości fal (R = 4,8 um, G = 2,1 um, B = 1,4 um). Wartości te zostały określone na podstawie spektrometru VIMS (Visible and Infrared Mapping Spectrometer) misji Cassini.

Kolory te wydają się odpowiadać widmu absorpcji tlenku węgla (zielony), metanu (niebieski) i azotu (czerwony), gazów, które tworzą większość atmosfery Tytana. Tytan również wydaje się być oświetlony od lewego górnego rogu zdjęcia, co stwarza wrażenie wschodu słońca. To zdjęcie daje również wgląd w rodzaje operacji naukowych, które Webb przeprowadzi z Tytanem i innymi ciałami w naszym Układzie Słonecznym. Jego potężne instrumenty oraz możliwości obrazowania w bliskiej i średniej podczerwieni pozwolą astronomom na szczegółowe badanie składu chemicznego atmosfery. Tytan jest szczególnie interesujący, ponieważ jest jedynym księżycem z solidną atmosferą – gdzie ciśnienie powietrza jest około 50% większe niż na Ziemi. Podobnie jak Ziemia, atmosfera Tytana składa się głównie z gazowego azotu (94%), a węglowodory, takie jak metan, stanowią drugą co do wielkości frakcję (5,65%).

Tytan jest jedynym (obok Ziemi) ciałem w Układzie Słonecznym z cyklem opadów i parowania. Podczas gdy Ziemia ma cykl wodny, Tytan ma cykl metanowy, w którym metan tworzy chmury w atmosferze Księżyca, opada na powierzchnię w postaci deszczu i uzupełnia jeziora metanowe. Ponadto atmosfera Tytana jest bogata w procesy chemiczne, ponieważ węglowodory są rozkładane przez promieniowanie słoneczne na ich składniki (tj. węgiel, wodór, tlen i azot), a następnie tworzą nowe cząsteczki, które przenikają i osadzają się na powierzchni.

Atmosfera i powierzchnia Tytana również posiadają coś, czego nie posiada żadne ciało poza Ziemią: bogate środowisko prebiotyczne i chemię organiczną. Z tego powodu astrobiolodzy podejrzewają, że Tytan może być jednym z najbardziej obiecujących miejsc do poszukiwania życia pozaziemskiego. Z tych powodów Webb potrzebuje sprawnych instrumentów, w szczególności MIRI i spektrografu bliskiej podczerwieni (NIRSpec). Zdobędą one bardzo precyzyjne widma z atmosfery Tytana, aby obserwować te cząsteczki i procesy w pracy.

Badania te będą opierać się na wcześniejszych wysiłkach wspólnej misji NASA-ESA Cassini-Huygens, która badała Saturna i jego satelity w latach 2004-2017. Zarówno orbiter, jak i lądownik dogłębnie zbadały atmosferę Tytana i dokonały wielu ważnych odkryć. Bardziej szczegółowe informacje, które uzyska Webb, zostaną wykorzystane do zbadania sezonowych cykli Tytana, prowadząc do bardziej szczegółowych modeli klimatycznych. Pomoże to utorować drogę misjom takim jak wiropłat Dragonfly NASA, który wystartuje dla Tytana w 2027 roku.

Saturn traci swoje pierścienie — a one znikają znacznie szybciej, niż przewidywali naukowcy

Saturn to planeta, która posiada największe i najjaśniejsze pierścienie w naszym Układzie Słonecznym. Rozciągając się na ponad 280 000 km od planety. Ale Saturn nie zawsze będzie tak wyglądał. Ponieważ jego pierścienie znikają. Planeta traci swoje pierścienie, bardzo szybko, o wiele szybciej, niż początkowo sądzili naukowcy. W tej chwili na Saturna pada 10 000 kilogramów deszczu pierścieniowego na sekundę. Ten deszcz jest w rzeczywistości rozpadającymi się pozostałościami pierścieni Saturna. Pierścienie tej planety składają się głównie z kawałków lodu i skał. Które są nieustannie bombardowane, niektóre przez promieniowanie UV ze Słońca, a inne przez maleńkie meteoroidy.

Kiedy te zderzenia mają miejsce, lodowe cząstki odparowują, tworząc naładowane cząsteczki wody, które oddziałują z polem magnetycznym Saturna i ostatecznie spadają w kierunku Saturna, gdzie spalają się w atmosferze.

Teraz wiemy o deszczu pierścieniowym od lat 80. XX wieku, kiedy misja Voyager NASA po raz pierwszy zauważyła tajemnicze, ciemne pasma, które okazały się deszczem pierścieniowym złapanym w polach magnetycznych Saturna. Wtedy naukowcy oszacowali, że pierścienie całkowicie spłyną za 300 milionów lat. Jednak obserwacje byłej sondy Cassini z NASA dają ciemniejszą prognozę. Przed swoją techniczną śmiercią sonda zanurkowała w Saturnie w 2017 roku. Cassini zdołała lepiej przyjrzeć się ilości pyłu pierścieniowego spadającego na równik Saturna i odkrył, że pada mocniej niż wcześniej sądzono. Dzięki tym dokładniejszym obserwacjom naukowcy obliczyli, że pierścieniom pozostało tylko 100 milionów lat życia. Teraz trudno sobie wyobrazić Saturna bez pierścieni.

Ale przez większość swojego istnienia planeta była tak naga jak Ziemia. Podczas gdy Saturn uformował się po raz pierwszy około 4,5 miliarda lat temu, badania sugerują, że pierścienie mają zaledwie 100-200 milionów lat. Ciekawym odkryciem było również kolejne badanie Cassiniego, gdy sonda badała księżyc Saturna Enceladus, odkryła szlak lodu i gazu prowadzący z powrotem do pierścienia E Saturna. Enceladus jest najbielszym, najbardziej odbijającym światło księżycem w naszym Układzie Słonecznym, a dzięki dokładniejszemu badaniu pierścienia naukowcy wiedzą teraz, dlaczego. Okazuje się, że z księżyca nieustannie tryska gaz i pył. Część z nich ląduje w kosmosie i w pierścieniu E, podczas gdy reszta spada z powrotem na powierzchnię księżyca, tworząc oślepiający biały szron.

Więc kto wie, jakie inne odkrycia mogą kryć się w pierścieniach? Przynajmniej jasne jest, że lepiej szukać dalej, póki jeszcze możemy i obserwować bo ta planeta zawsze budzi podziw podczas obserwacji.

Dobry czas na obserwcje gazowych gigantów

Sierpień to bardzo dobry czas by obserwować na nocnym niebie największe planety Układu Słonecznego. Dwie największe planety naszego układu w tym miesiącu będą w opozycji i będą świecić w maksimum swojej jasności.

Opozycja Saturna przypada 2-go sierpnia i wówczas planeta przebywać będzie na tle gwiazdozbioru Koziorożca. Jasność planety wynosić będzie 0 magnitudo.

Największa planeta Układu Słonecznego – Jowisz znajdzie się w opozycji 20-go sierpnia jej jasność wynosić będzie -2,8 mag. i przebywać będzie w sąsiedztwie Saturna na granicy Koziorożca i Wodnika.

To czas na łatwe i ciekawe obserwacje tych planet. Przez niewielkie przyrządy obserwacyjne dostrzec będziemy mogli obok Jowisza cztery księżyce tzw. “galileuszowe” ( odkryte w styczniu 1610 roku) czyli Io, Kallisto, Ganimedesa i Europę. Księżyce “galileuszowe” pozostają wobec siebie w rezonansie orbitalnym (4:2:1). Na cztery obiegi Io wokół Jowisza przypadają dwa obiegi Europy i jeden Ganimedesa. Dodatkowo Kallisto znajduje się w rezonansie (3:7) z Ganimedesem. Przez większe teleskopy wspaniale widoczne są pasy chmur na Jowiszu, więc jest teraz okazja by zobaczyć największą planetę naszego układu w pełnej okazałości.

Wspaniale prezentuje się Saturn na około którego widać pierścienie wraz z przerwą Cassiniego. Przerwa Cassiniego nie jest rzeczywistą szczeliną w pierścieniach planety, ale obszarem gdzie materia krążąca wokół planety jest ciemniejsza niż w sąsiednich pierścieniach. Ma ona złożoną strukturę wewnętrzną; znajdują się w niej rzeczywiste szczeliny, spośród których najszersze są przerwa Huygensa (po wewnętrznej stronie, oddziela pierścień B) i przerwa Laplace’a, oraz pasma materii o zróżnicowanej szerokości i jasności.