A Titán légkörzésének titka

Először sikerült olyan számítógépes modellt készíteni, amely kielégítően magyarázza a Szaturnusz Titan holdján megfigyelt felhők keletkezési helyét.

A Cassini-űrszonda és földi távcsövek megfigyelései alapján a Szaturnusz Titan holdján jelenleg két kiterjedt felhőzóna látszik: a déli pólus körüli térségben, valamint a déli szélesség 40. foka környékén. Bár egyéb helyszíneken is mutatkoznak fellegek, a globális légkörzésben ezek a dominánsak.

Még a Voyager-szondák vizsgálatai után, az 1980-as években készítették el az első felhőkkel kapcsolatos modelleket a Titan légkörére. Ezek még úgynevezett egydimenziós modellek voltak, amelyek az emelkedő és lehűlő légtömegekben mikrofizikai számításokkal becsülték a kicsapódó metán- és etáncseppek felhőképző hatását. Ezzel párhuzamosan azt is feltételezték, hogy a metán a földi vízhez hasonló globális körforgást végezhet a légkörben, valamint hogy a beeső napsugárzásnak megfelelően övezetes légköri áramlási rendszer létezik a holdon.

Pascal Rannou (Service d'Aeronomie, IPSL Universite de Versailles-St-Quentin) és kollégái ezúttal olyan meteorológiai modellt fejlesztettek ki, amely a fenti két jellemzőt együttesen tartalmazza. Szimulációjuk tehát a beeső napsugárzás által generált globális áramlási rendszerrel és az ebben keletkező felhőkkel egyaránt számol. Munkájuk szerint elsősorban ott keletkeznek felhők, ahol a globális áramlási rendszerben jellegzetesen emelkednek a légtömegek - ezek pedig a Földnél megfigyelthez hasonló okokra vezethetők vissza.

A Titannak a déli sark körüli felhőgyűrűje egy ún. Hadley-áramlási cella emelkedő ága, amelyben 20-30 kilométeres magasságban csapódik ki a felhők anyaga - ehhez hasonló jelenség bolygónkon is létezik. Ugyanakkor az alacsonyabb szélességeken, főleg a 40 fokos déli szélesség mentén jelentkező felhők a földi trópusi zóna fellegeire emlékeztetnek. Utóbbi jelenség a Marson és bolygónkon egyaránt megfigyelhető. Mivel a Föld és a Mars forgástengelye is közel 23 fokos szöget zár be a pályasíkra állított merőlegessel, felszínükön a legerősebb besugárzás helye (ahonnan nézve a Nap a fejünk felett delelne) az évszakok szerint eltolódik - hol az egyenlítőtől kicsit északra, hol kicsit délre található. Ezt a mozgó zónát nevezik termikus egyenlítőnek, amely a trópusi felhők keletkezési zónája - felhők a legerősebben felmelegedő terület felett képződnek könnyen, és ezért kialakulási zónájuk a termikus egyenlítővel együtt vándorol.

A Titan felhői hamisszínes képeken 2004. október 26-án (balra) és 2004. december 13-án (jobbra) a közeli infravörös tartományban. Bal oldalon a déli sarkvidéki felhőgyűrű, jobbra a 40 fokos déli szélességen mutatkozó felhők is látszanak (fotó: JPL, NASA)

Mindez a Titanon is hasonlóan történhet: a termikus egyenlítő jelenleg a déli szélesség 40. foka körül húzódik, ahol a holdon sok felhő mutatkozik, és a modell ezt helyesen előre is jelzi. Mindezek mellett a Szaturnusz árapályhatása is befolyásolhatja a felhőképződést, amelyet egyelőre nem ismerünk eléggé. A modell előrejelzései jól egyeznek a megfigyelésekkel. Nem csak az észlelt vidékekre jelzi előre a felhők kialakulását, hanem a derült zónák helyzetét is helyesen modellezi: ahol a szimuláció szerint nem kellene megjelenniük, ott általában nincsenek is felhők a holdon.

Az új modell révén durva közelítéssel időjárási előrejelzéseket készíthetünk a Titanra. Ezzel előrejelezhető a hold 30 földi éves periódusú évszakos ciklusa szerint változó időjárási kép, ami a Cassini-űrszonda további működésének tervezéséhez nyújt segítséget.

Kereszturi Ákos