Los investigadores de la misión Cassini de la NASA encontraron evidencia de un hielo híbrido tóxico en una nube tenue muy por encima del polo sur de la luna más grande de Saturno, Titán.
El hallazgo es una nueva demostración de la química compleja que se produce en la atmósfera de Titán, en este caso, la formación de nubes en la estratosfera de la luna gigante, y parte de una colección de procesos que en última instancia ayuda a entregar una mezcla heterogénea de moléculas orgánicas a la superficie de Titán.
Invisible para el ojo humano, la nube fue detectada en longitudes de onda infrarrojas por el Espectrómetro Infrarrojo Compuesto, o CIRS, en la nave espacial Cassini. Ubicada a una altitud de aproximadamente 100 a 130 millas 160 a 210 kilómetros, la nube está lejospor encima de las nubes de lluvia de metano de la troposfera de Titán, o la región más baja de la atmósfera. La nueva nube cubre un área grande cerca del polo sur, de aproximadamente 75 a 85 grados de latitud sur.
Los experimentos de laboratorio se usaron para encontrar una mezcla química que coincidiera con la firma espectral de la nube: la huella digital química medida por el instrumento CIRS. Los experimentos determinaron que el hielo exótico en la nube es una combinación de la molécula orgánica simple de cianuro de hidrógeno junto conel gran benceno químico en forma de anillo. Los dos químicos parecen haberse condensado al mismo tiempo para formar partículas de hielo, en lugar de que uno se coloque encima del otro.
"Esta nube representa una nueva fórmula química del hielo en la atmósfera de Titán", dijo Carrie Anderson del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, un co-investigador del CIRS. "Lo interesante es que este hielo nocivo está hecho de dos moléculasque se condensó en una rica mezcla de gases en el polo sur "
Anteriormente, los datos de CIRS ayudaron a identificar el hielo de cianuro de hidrógeno en las nubes sobre el polo sur de Titán, así como otros productos químicos tóxicos en la estratosfera de la luna.
En la estratosfera de Titán, un patrón de circulación global envía una corriente de gases cálidos desde el hemisferio donde es verano al polo invernal. Esta circulación invierte la dirección cuando cambian las estaciones, lo que lleva a una acumulación de nubes en cualquier polo que esté experimentando el invierno.después de su llegada a Saturno, Cassini encontró evidencia de este fenómeno en el polo norte de Titán. Más tarde, cerca del final de los 13 años de la nave espacial en el sistema de Saturno, se observó una acumulación similar de nubes en el polo sur.
La forma sencilla de pensar sobre la estructura de la nube es que diferentes tipos de gas se condensarán en nubes de hielo a diferentes altitudes, casi como capas en un postre parfait. Exactamente qué nube se condensa dónde depende de cuánto vapor esté presente y de las temperaturas, que se vuelven cada vez más fríos a altitudes más bajas en la estratosfera. Sin embargo, la realidad es más complicada, porque cada tipo de nube se forma en un rango de altitudes, por lo que es posible que algunos hielos se condensen simultáneamente o se condensen conjuntamente.
Anderson y sus colegas usan CIRS para clasificar el complejo conjunto de huellas digitales infrarrojas de muchas moléculas en la atmósfera de Titán. El instrumento separa la luz infrarroja en sus colores componentes, como gotas de lluvia que crean un arco iris, y mide la intensidad de la señal en las diferentes longitudes de onda.
"CIRS actúa como un termómetro de detección remota y como una sonda química, detectando la radiación de calor emitida por gases individuales en una atmósfera", dijo F. Michael Flasar, el investigador principal de CIRS en Goddard. "Y el instrumento lo hacetodo de forma remota, al pasar por un planeta o luna "
La nueva nube, que los investigadores llaman la nube polar sur de gran altitud, tiene una firma química distintiva y muy fuerte que apareció en tres conjuntos de observaciones de Titán tomadas de julio a noviembre de 2015. Debido a que las estaciones de Titán duran siete años terrestres,fue a finales del otoño en el polo sur todo el tiempo.
Las firmas espectrales de los hielos no coincidían con las de ningún químico individual, por lo que el equipo comenzó experimentos de laboratorio para condensar simultáneamente mezclas de gases. Utilizando una cámara de hielo que simula las condiciones en la estratosfera de Titán, probaron pares de químicos que tenían huellas digitales infrarrojasen la parte derecha del espectro.
Al principio, dejaron que un gas se condensara antes que el otro. Pero el mejor resultado se logró al introducir tanto cianuro de hidrógeno como benceno en la cámara y permitir que se condensaran al mismo tiempo. Por sí solo, el benceno no tiene un distintivohuella digital de infrarrojo lejano. Sin embargo, cuando se permitió condensar conjuntamente con cianuro de hidrógeno, la huella digital de infrarrojo lejano del hielo condensado coincidía estrechamente con las observaciones del CIRS.
Se necesitarán estudios adicionales para determinar la estructura de las partículas de hielo condensadas. Los investigadores esperan que sean grumosas y desordenadas, en lugar de cristales bien definidos.
Anderson y sus colegas encontraron previamente un ejemplo similar de hielo condensado en los datos del CIRS de 2005. Esas observaciones se hicieron cerca del polo norte, aproximadamente dos años después del solsticio de invierno en el hemisferio norte de Titán. Esa nube se formó a una altitud mucho más baja, por debajo de 93 millas 150 kilómetros, y tenía una composición química diferente: cianuro de hidrógeno y cianoacetileno, una de las moléculas orgánicas más complejas que se encuentran en la atmósfera de Titán.
Anderson atribuye las diferencias en las dos nubes a las variaciones estacionales en los polos norte y sur. La nube norte se vio unos dos años después del solsticio de invierno del norte, pero la nube del sur se vio unos dos años antes del solsticio de invierno del sur. Esposible que las mezclas de gases fueran ligeramente diferentes en los dos casos o que las temperaturas se hubieran calentado un poco para cuando se divisó la nube polar norte, o ambas.
"Una de las ventajas de Cassini fue que pudimos sobrevolar Titán una y otra vez en el transcurso de la misión de trece años para ver cambios a lo largo del tiempo", dijo Anderson. "Esta es una gran parte del valor de unmisión a largo plazo "
La nave espacial Cassini finalizó su misión Saturno el 15 de septiembre de 2017.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por NASA / Centro de vuelo espacial Goddard . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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