Selama 13 tahun dan 76 hari bahawa Cassini misi dihabiskan di sekitar Saturnus, pengorbit dan pendaratannya (the Huygens probe) mendedahkan banyak perkara mengenai Saturnus dan sistem bulannya. Ini berlaku terutamanya bagi Titan, bulan terbesar Saturnus dan salah satu objek paling misteri di Sistem Suria. Hasil daripada banyak flybys Cassini, saintis belajar banyak mengenai tasik metana Titan, atmosfera kaya dengan nitrogen, dan ciri permukaan.
Walaupun Cassini terjun ke atmosfer Saturnus pada 15 September 2017, para saintis masih mencurahkan perkara-perkara yang diungkapkannya. Sebagai contoh, sebelum mengakhiri misinya, Cassini menangkap gambar awan aneh yang melayang tinggi di atas kutub selatan Titan, yang terdiri daripada zarah-zarah ais hibrid yang beracun. Penemuan ini adalah satu lagi petunjuk kimia organik kompleks yang berlaku di atmosfer Titan dan di permukaannya.
Oleh kerana awan ini tidak dapat dilihat dengan mata kasar, ia hanya dapat dilihat dengan adanya Spectrometer Komposit Infrared (CIRS) Cassini. Instrumen ini melihat awan pada ketinggian sekitar 160 hingga 210 km (100 hingga 130 mi), jauh di atas awan hujan metana dari troposfer Titan. Ia juga meliputi kawasan besar berhampiran kutub selatan, antara 75 ° dan 85 ° garis lintang selatan.
Dengan menggunakan cap jari kimia yang diperoleh instrumen CIRS, para penyelidik NASA juga melakukan eksperimen makmal untuk membina semula komposisi kimia awan. Eksperimen ini menentukan bahawa awan terdiri daripada molekul organik hidrogen sianida dan benzena. Kedua-dua bahan kimia ini nampaknya terkondensasi bersama untuk membentuk zarah-zarah ais, dan bukannya berlapis satu sama lain.
Bagi mereka yang telah menghabiskan lebih dari satu dekad terakhir untuk mempelajari suasana Titan, ini adalah penemuan yang agak menarik dan tidak dijangka. Seperti yang dikatakan oleh Carrie Anderson, penyiasat bersama CIRS di Pusat Penerbangan Angkasa Goddard NASA, dalam kenyataan media NASA baru-baru ini:
"Awan ini mewakili formula kimia baru ais di atmosfer Titan. Yang menarik ialah ais berbahaya ini terbuat dari dua molekul yang terkondensasi bersama dari campuran gas yang kaya di kutub selatan. "
Kehadiran awan ini di sekitar kutub selatan Titan juga merupakan contoh lain dari pola peredaran global bulan. Ini melibatkan arus gas hangat dihantar dari hemisfera yang mengalami musim panas ke hemisfera mengalami musim sejuk. Pola ini membalikkan arah ketika musim berubah, yang menyebabkan penumpukan awan di sekitar tiang mana yang mengalami musim sejuk.
Ketika pengorbit Cassini tiba di Saturnus pada 20o4, hemisfera utara Titan mengalami musim sejuk - yang bermula pada tahun 2004. Ini dibuktikan dengan penumpukan awan di sekitar kutub utara, yang dilihat oleh Cassini semasa pertemuan pertama dengan bulan lewat pada tahun yang sama. Begitu juga, fenomena yang sama berlaku di sekitar kutub selatan menjelang akhir misi Cassini.
Ini sesuai dengan perubahan musim di Titan, yang berlaku kira-kira setiap tujuh tahun Bumi - setahun di Titan berlangsung sekitar 29,5 tahun Bumi. Biasanya, awan yang terbentuk di atmosfer Titan disusun dalam lapisan, di mana pelbagai jenis gas akan mengembun menjadi awan berais di ketinggian yang berbeza. Kondensasi yang mana bergantung pada berapa banyak wap yang ada dan suhu - yang menjadi semakin sejuk lebih dekat ke permukaan.
Namun, kadang-kadang, pelbagai jenis awan dapat terbentuk dalam jarak ketinggian, atau padat dengan jenis awan yang lain. Hal ini tentunya terjadi ketika terdapat awan besar hidrogen sianida dan benzena yang terlihat di atas kutub selatan. Bukti awan ini diperoleh dari tiga set pemerhatian Titan yang dibuat dengan instrumen CIRS, yang berlangsung antara bulan Julai dan November 2015.
Instrumen CIRS berfungsi dengan memisahkan cahaya inframerah menjadi warna penyusunnya, dan kemudian mengukur kekuatan isyarat ini pada panjang gelombang yang berbeza untuk menentukan kehadiran tanda tangan kimia. Sebelumnya, ia digunakan untuk mengenal pasti kehadiran awan es hidrogen sianida di kutub selatan, serta bahan kimia toksik lain di stratosfer bulan.
Sebagai F. Michael Flasar, penyiasat utama CIRS di Goddard, mengatakan:
"CIRS bertindak sebagai pengukur jarak jauh dan sebagai probe kimia, memilih radiasi panas yang dikeluarkan oleh gas individu di atmosfera. Dan alat itu melakukan semuanya dari jarak jauh, sambil melewati planet atau bulan. "
Namun, ketika memeriksa data pemerhatian untuk "cap jari" kimia, Anderson dan rakan-rakannya memperhatikan bahawa tanda spektrum awan berais tidak sesuai dengan mana-mana bahan kimia individu. Untuk mengatasi hal ini, pasukan mula melakukan eksperimen makmal di mana campuran gas dikondensasikan di ruang yang mensimulasikan keadaan di stratosfer Titan.
Setelah menguji pelbagai jenis bahan kimia, mereka akhirnya menemui satu yang sesuai dengan tanda tangan inframerah yang diperhatikan oleh CIRS. Pada mulanya, mereka cuba membiarkan satu gas mengembun sebelum yang lain, tetapi mendapati bahawa hasil terbaik diperoleh ketika kedua-dua gas itu diperkenalkan dan dibiarkan mengembun pada masa yang sama. Untuk bersikap adil, ini bukan kali pertama Anderson dan rakannya menemui ais pekat dalam data CIRS.
Sebagai contoh, pemerhatian serupa dibuat di dekat kutub utara pada tahun 2005, kira-kira dua tahun setelah hemisfera utara mengalami titik balik matahari musim sejuknya. Pada masa itu, awan berais dikesan pada ketinggian yang jauh lebih rendah (di bawah 150 km, atau 93 mi) dan menunjukkan cap jari kimia hidrogen sianisida dan caynoacetylene - salah satu molekul organik yang lebih kompleks di atmosfer Titan.
Perbezaan antara ini dan pengesanan terbaru awan hibrid, menurut Anderson, disebabkan oleh perbezaan variasi musim antara kutub utara dan selatan. Manakala awan kutub utara yang diamati pada tahun 2005 dilihat kira-kira dua tahun selepas titik balik matahari musim sejuk utara, awan selatan Anderson dan pasukannya baru-baru ini diperiksa telah dilihat dua tahun sebelum titik balik matahari musim sejuk selatan.
Singkatnya, ada kemungkinan campuran gas sedikit berbeza dalam kedua kes itu, dan / atau bahawa awan utara berpeluang untuk sedikit panas, sehingga sedikit mengubah komposisinya. Seperti yang dijelaskan oleh Anderson, pemerhatian ini dimungkinkan berkat bertahun-tahun yang dilalui oleh misi Cassini sekitar Saturnus:
"Salah satu kelebihan Cassini adalah kami dapat terbang dengan Titan berulang-ulang sepanjang misi tiga belas tahun untuk melihat perubahan dari masa ke masa. Ini adalah sebahagian besar dari nilai misi jangka panjang. "
Kajian tambahan pastinya diperlukan untuk menentukan struktur komposisi campuran berais ini, dan Anderson dan pasukannya sudah mempunyai beberapa idea bagaimana rupa mereka. Untuk wang mereka, para penyelidik mengharapkan awan ini menjadi kental dan tidak teratur, daripada kristal yang jelas seperti awan kimia tunggal.
Pada tahun-tahun mendatang, para saintis NASA pasti akan menghabiskan banyak masa dan tenaga menyusun semua data yang diperoleh oleh Cassini misi sepanjang 13 tahun misi. Siapa yang tahu apa lagi yang akan mereka ketahui sebelum mereka menghabiskan banyak kumpulan data pengorbit?
Bacaan Masa Depan: NASA
