Sciencemag.cz
Doporučujeme
V sobotu 5. listopadu se mezinárodní tým vědců s radostí probudil a spatřil první snímky největšího Saturnova měsíce Titanu, které pořídil Webbův teleskop. Hlavní výzkumník Conor Nixon a další členové týmu programu GTO (Guaranteed Time Observation) 1251, který využívá Webb ke zkoumání atmosféry a klimatu Titanu, teď v článku, který zatím neprošel tradičním vědeckým revizním procesem, popisují své první reakce na tato data. Titan je jediný měsíc v celé Sluneční soustavě, který má hustou atmosféru a je to také (kromě Země) jediné kosmické těleso, na kterém jsou řeky, jezera a moře. Narozdíl od naší planety však kapalinu na povrchu netvoří voda, ale uhlovodíky jako metan a etan. Atmosféra měsíce je zakrytá hustou mlhou, která brání viditelnému světlu z kosmického prostoru odrazit se od povrchu.
Experti tak museli počkat mnoho let, až přijde Webbův teleskop s infračerveným zrakem, aby prozkoumal atmosféru Titanu včetně jeho fascinujících povětrnostních podmínek a plynného složení. Vědci se také těšili na to, až prohlédnou skrz mlhu, aby na povrchu měsíce spatřili tzv. albedové (světlejší či tmavší) útvary. Atmosféra Titanu sama o sobě je velmi zajímavá a není to jen kvůli metanovým oblakům a bouřím, ale i proto, že nám může vyprávět o historii i současnosti tohoto měsíce včetně toho, zda měl svou atmosféru po celou dobu existence. Vědci sami přiznávají, že je prvotní výsledky absolutně potěšily.
Sebastien Rodriguez, člen týmu z Universite Paris Cité, byl prvním člověkem, který snímky spatřil a hned o tom dal vědět kolegům e-mailem: „Dnešní probuzení ráno pařížského času stálo za to! V mailové schránce jsem měl spoustu upozornění. Šel jsem hned k počítači a začal jsem najednou stahovat všechna data. Na první pohled je to jednoduše jedinečné. Myslím, že vidíme mrak!“ Vedoucí projektu vyhrazeného pozorovacího času Webbova teleskopu pro Sluneční soustavu, Heidi Hammel z asociace univerzit AURA (Association of Universities for Research in Astronomy) měla podobnou reakci: „Fantastické! miluju ten pohled na mrak i viditelné albedové stopy. Tak moc se těším na spektra! Gratuluju všem!!! Děkuju!“
Snímky Saturnova měsíce Titanu pořízené 4. listopadu 2022 na JWST. Vlevo vidíme snímek s použitím filtru F212N, který je citlivý na spodní vrstvy atmosféry Titanu, o vlnové délce 2,12 mikrometru. Jasné skvrny jsou výrazné mraky na severní polokouli. Vpravo je barevný složený snímek s použitím kombinace několika filtrů kamery NIRCam. Modrá barva odpovídá filtru F140M (1,40 mikrometru), zelená je z filtru F150W (1,50 mikrometru), červená zase připadá filtru F200W (1,99 mikrometru), úroveň jasu udává filtr F210M (2,09 mikrometru). Na obrázku je popsáno několik výrazných povrchových prvků. Kraken Mare se považuje za metanové moře, Belet je tvořen tmavě zbarvenými písečnými dunami a Adiri je jasný albedový prvek. Zdroj: https://stsci-opo.org/. Překlad: Dušan Majer
Vědcům tak začal den plný zběsilé aktivity. Porovnáváním různých snímků, které pořídila kamera NIRCam na JWST, experti brzy potvrdili, že světlá skvrna na severní polokouli Titanu je doopravdy velký oblak. nedlouho poté si na snímcích všiml druhého oblaku. Možná Vám radost ze dvou oblaků přijde přehnaná, ale jejich detekce je skutečně důležitá, jelikož tím byly potvrzeny dlouho zvažované předpovědi počítačových modelů o klimatu na Titanu. Podle těchto výpočtů by se měly mraky snadno tvořit přibližně uprostřed severní polokoule, když tam je pozdní léto a povrch je ohříván Sluncem.
Experti brzy poznali, že je velmi důležité zjistit, zda se mraky pohybují, nebo jen mění tvar, což by mohlo odhalit informace o tom, jak v atmosféře Titanu proudí plyny. Odborníci proto na nic nečekali a hned ten večer kontaktovali své kolegy a vyžádali si navazující pozorování s využitím Keckovy observatoře na Havaji. Vedoucí týmu pro studium Titanu pomocí JWST, Conor Nixon z Goddardova střediska napsal Imke de Pater z University of California v Berkeley a Katherine de Kleer z Caltechu, které mají bohaté zkušenosti s Keckovou observatoří: „Právě jsme získali své první snímky Titanu z Webba, které vznikly včera v noci. Jsou úžasné! Je na nich vidět velký mrak, domníváme se, že se nachází nad severní polární oblastí blízko Kraken Mare. Napadlo nás, zda by bylo možné využít rychlého následného pozorování na Keckově observatoři ke sledování vývoje mraku.“
Po jednáních s pracovníky observatoře a výzkumníky, kteří už měli svá pozorování na daný večer pomocí tohoto teleskopu naplánovaná se Imke a Katherine rychle podařilo zařadit do harmonogramu soubor pozorování. Cílem bylo prozkoumat Titan od jeho stratosféry k povrchu a pokusit se zachytit oblaka, která byla vidět na snímcích z Webbova teleskopu. A pozorování bylo úspěšné! Jak říká Imke de Pater: „Měli jsme obavy, že se oblaka po dvou dnech, které uplynuly mezi pozorováním Webbem a Keckem, mezitím ztratí. Ale k naší radosti se na stejné pozici mraky stále vyskytovaly, jen se zdálo, že změnily svůj tvar.“
Vývoj mraků na Titanu během 30 hodin mezi 4. a 6. listopadem. Vlevo snímek z kamery NIRCam na JWST, vpravo pak z přístroje NIRC-2 na Keckově observatoři. Zadní (z pohledu oběhu) polokoule Titanu, kterou vidíme na obrázku, se při pohledu od Země a Slunce otáčí zleva (svítání) doprava (večer). Podle snímků to vypadá, že se mrak A otáčí směrem k pozorovateli, zatímco mrak B se buď rozptyluje, nebo se pohybuje k okraji disku Titanu (směrem k polokouli odvrácené od nás). Oblaka na Titanu ani na Zemi nejsou dlouhodobé útvary. Existuje tedy možnost, že oblačnost pozorovaná 4. listopadu, nemusí být stejná jako ta, která je vidět 6. listopadu. Na snímku NIRCam byly použity následující filtry: Modrá odpovídá filtru F140M (1,40 mikrometru), zelená filtru F150W (1,50 mikrometru), červená filtru F200W (1,99 mikrometru) a jas filtru F210M (2,09 mikrometru). Na snímků z přístroje NIRC-2 z Keckovy observatoře odpovídá červená barva filtru He1b (2,06 mikrometru), zelená filtru Kp (2,12 mikrometru) a modrá filtru H2 1-0 (2,13 mikrometru). Zdroj: https://stsci-opo.org/. Překlad.: Dušan Majer
Poté, co experti získali data z Keckovy observatoře, obrátili se na experty pro modelování atmosféry, aby jim pomohli údaje interpretovat. Jedním z výzkumníků byl Juan Lora z Yale University, který popisuje své pocity: „Doopravdy vzrušující! Jsem rád, že to vidíme, protože jsme na tuto sezónu předpovídali pořádnou oblačnost! Nemůžeme si být jisti, že mraky z pozorování 4. a 6. listopadu jsou stejné, ale potvrzují sezónní průběh počasí.“
Tým také s pomocí Webbova přístroje NIRSpec pořizoval spektrální měření, která dají odborníkům přístup k mnoha vlnovým délkám, která jsou pro pozemské observatoře (jako je třeba Keck) nedostupné. Tato data, která jsou zatím stále analyzována, umožní expertům opravdu podrobně proniknout do složení spodních vrstev atmosféry i povrchu Titanu způsobem, jaký sonda Cassini nemohla nikdy provádět. Dozvíme se tak mnohem více o tom, co způsobuje jasné útvary viditelné u jižního pólu.
Odborníci navíc očekávají další data o Titanu z přístrojů NIRCam a NIRSpec, ale i z přístroje MIRI, jejichž pozorování mají proběhnout v květnu a červnu 2023. Přístroj MIRI by měl odhalit ještě větší část spektra Titanu včetně některých vlnových délek, které jsme doposud neměli k dispozici. To by mělo vědcům poskytnout informace o komplexních plynech v atmosféře Titanu, ale bude to i klíčová nápověda pro rozluštění otázky, proč má Titan jako jediný měsíc v celé naší soustavě hustou atmosféru. Význam těchto pozorování pro vědecký výzkum skvěle shrnuje Maël Es-Sayeh, postgraduální student na Universite Paris Cité: „Data z Webbova teleskopu budu používat ve svém doktorandském výzkumu, takže je velmi vzrušující, že po letech simulací konečně získám skutečná data. Nemohu se dočkat, co přinese druhá část pozorování v příštím roce!“
Přeloženo z:
https://blogs.nasa.gov/
autor: Dušan Majer
Převzato z Kosmonautix.cz, upraveno
