NASA Cientistas descobrem ‘Impossível’ Nuvem em Titã – Mais uma vez.

O aspecto intrigante de uma nuvem de gelo aparentemente fora do ar fez com que os cientistas da NASA para sugerir que um processo diferente do que se pensava – possivelmente semelhante a um visto ao longo dos pólos da Terra – poderia estar se formando nuvens em lua de Saturno Titã.

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O globo nebuloso de Titan paira na frente de Saturno e seus anéis nesta vista cor natural da sonda Cassini da NASA. Crédito da imagem: NASA / JPL-Caltech / Espaço Science Institute

O globo nebuloso de Titan paira na frente de Saturno e seus anéis nesta vista cor natural da sonda Cassini da NASA. Crédito da imagem: NASA / JPL-Caltech / Espaço Science Institute

Localizado na estratosfera de Titã, a nuvem é feita de um composto de carbono e nitrogênio conhecida como dicyanoacetylene (C4N2), um ingrediente no coquetel químico que as cores nebuloso, atmosfera marrom-alaranjada da lua gigante.

Décadas atrás, o instrumento infravermelho na nave espacial Voyager 1 da NASA viu uma nuvem de gelo apenas como um presente em Titã. O que tem intrigado os cientistas desde então é esta: eles detectaram menos de 1 por cento do gás dicyanoacetylene necessário para a nuvem para condensar.

Observações recentes de missão Cassini da NASA produziram um resultado semelhante. Usando espectrômetro da Cassini composta de infravermelhos – ou CIRS, que pode identificar as impressões digitais espectrais de produtos químicos individuais na bebida atmosférico – os investigadores encontraram uma grande nuvem de alta altitude feito da mesma substância química congelada. No entanto, assim como Voyager encontrado, quando se trata da forma de vapor deste produto químico, CIRS informou que a estratosfera da Titan é tão seco como um deserto.

“O aparecimento desta nuvem de gelo vai contra tudo o que sabemos sobre a maneira nuvens se formam em Titã”, disse Carrie Anderson, co-investigador CIRS na NASA Goddard Space Flight Center em Greenbelt, Maryland, e principal autor do estudo.

O processo típico de nuvens que formam envolve a condensação. Na Terra, estamos familiarizados com o ciclo de evaporação e condensação de água. O mesmo tipo de ciclo ocorre em troposfera de Titã – a camada de formação de tempo da atmosfera de Titã -, mas com metano em vez de água.

Um processo de condensação diferente ocorre na estratosfera – a região acima da troposfera – a pólos norte e inverno sul de Titã. Neste caso, as camadas de nuvens condensar como o padrão global de circulação de gases quentes força descendente no pólo. Os gases então condensar como eles afundar através de camadas mais frias e mais frias da estratosfera polar.

De qualquer maneira, forma-se uma nuvem quando a temperatura do ar e pressão são favoráveis para o vapor se condensar em gelo. O vapor e o gelo atingir um ponto de equilíbrio – um equilíbrio – que é determinada pela temperatura do ar e da pressão. Devido a este equilíbrio, os cientistas podem calcular a quantidade de vapor de onde o gelo estiver presente.

“Para nuvens que condensam, este equilíbrio é obrigatória, como a lei da gravidade”, disse Robert Samuelson, um cientista emérito Goddard e um co-autor do papel.

Mas os números não computam para a nuvem feita a partir de dicyanoacetylene. Os cientistas determinaram que seria necessário pelo menos 100 vezes mais vapor para formar uma nuvem de gelo onde o topo da nuvem foi observado por CIRS da Cassini.

Uma explicação sugerida no início era que o vapor pode estar presente, mas o instrumento de Voyager não era suficientemente sensível na gama de comprimento de onda crítica necessária para detectá-lo. Mas quando CIRS também não encontrou o vapor, Anderson e seus colegas Goddard e Caltech propôs uma explicação completamente diferente. Em vez de a nuvem formando por condensação, eles acham que as formas de gelo C4N2 por causa de reações que ocorrem em outros tipos de partículas de gelo. Os pesquisadores chamam isso de “química do estado sólido”, porque as reações envolvem o gelo, ou sólida, a forma do produto químico.

O primeiro passo no processo de projecto é a formação de partículas de gelo feitas a partir do cyanoacetylene química relacionada (HC3N). Como estes pequenos pedaços de gelo se movem para baixo através estratosfera de Titã, elas são revestidas por ácido cianídrico (HCN). Nesta fase, a partícula de gelo tenha um núcleo e um invólucro constituído por dois produtos químicos diferentes. Ocasionalmente, um fotão de túneis de luz ultravioleta para o invólucro congelado e desencadeia uma série de reacções químicas no gelo. Estas reacções podem começar quer no núcleo, ou no interior do invólucro. Ambas as vias pode produzir gelo dicyanoacteylene e de hidrogénio como produtos.

Os pesquisadores tiveram a idéia de química de estado sólido a partir da formação de nuvens envolvidos na ozono alta de depleção acima dos pólos da Terra. Embora a estratosfera da Terra tem pouca umidade, nuvens nacaradas wispy (também chamado de nuvens estratosféricas polares) podem formar sob as condições certas. Nessas nuvens, produtos químicos portadores de cloro que entraram na atmosfera como vara de poluição para os cristais de gelo de água, resultando em reações químicas que liberam moléculas de cloro destroem o ozono.

“É muito emocionante pensar que podemos ter exemplos encontrados de processos químicos em estado sólido semelhantes em ambos Titan e da Terra”, disse Anderson.

Os pesquisadores sugerem que, em Titã, as reações ocorrem no interior das partículas de gelo, sequestrado da atmosfera. Nesse caso, dicyanoacetylene gelo não iria fazer contato direto com a atmosfera, o que explicaria por que o gelo e as formas de vapor não está no equilíbrio esperado.

“As composições dos estratosferas polares de Titan e da Terra não podem diferir mais”, disse Michael Flasar, CIRS investigador principal no Goddard. “É incrível ver o quão bem a física subjacente de ambas as atmosferas levou a química nuvem análoga.”

Os resultados são publicados na revista Geophysical Research Letters.

A missão Cassini-Huygens é um projeto cooperativo da NASA, ESA (Agência Espacial Europeia) ea Agência Espacial Italiana. Jet Propulsion Laboratory da NASA, uma divisão da Caltech, em Pasadena, administra a missão para a Diretoria de Missões Científicas da NASA, Washington. JPL projetado, desenvolvido e montou o veículo orbital Cassini. O instrumento CIRS foi construído por Goddard.

Escrito por Elizabeth Zubritsky

Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Md.

Última Atualização: 20 de setembro de 2016
Editor: Karl Hille
Tags: Cassini, Goddar

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