Images en fausses couleurs de Titan obtenues par le spectromètre de cartographie infrarouge visuel Cassini-Huygens. Crédit d'image: Cliquez pour agrandir
En utilisant des observations récentes de Cassini, Huygens et sur Terre, les scientifiques ont pu créer un modèle informatique qui explique la formation de plusieurs types de nuages d'éthane et de méthane sur Titan.
Des nuages ont été récemment observés sur Titan, la plus grande lune de Saturne, à travers la brume épaisse, en utilisant la spectroscopie proche infrarouge et des images du pôle sud et des régions tempérées près de 40? Sud. Les observations récentes des télescopes basés sur la Terre et du vaisseau spatial Cassini de la NASA / ESA / ASI fournissent maintenant un aperçu de la climatologie des nuages.
Une équipe européenne, dirigée par Pascal Rannou du Service d'aéronomie, IPSL Université de Versailles-St-Quentin, France, a développé un modèle de circulation générale qui combine la dynamique, la brume et la physique des nuages pour étudier le climat du Titan et nous permet de comprendre comment les principales caractéristiques des nuages observées sont produites.
Ce modèle climatique permet également aux scientifiques de prédire la distribution des nuages pour l'année Titan complète (30 années terrestres), et en particulier dans les prochaines années d'observations Cassini.
Les missions Voyager du début des années 1980 ont donné les premières indications de nuages de condensats sur Titan. En raison des températures froides dans l'atmosphère de la lune (tropopause), il a été supposé que la plupart des produits chimiques organiques formés dans la haute atmosphère par la photochimie se condensaient en nuages lors du naufrage. Le méthane se condenserait également à haute altitude, croyait-on, après avoir été transporté depuis la surface.
Depuis lors, plusieurs modèles unidimensionnels de l'atmosphère de Titan, y compris des modèles de microphysique sophistiqués, ont été créés pour prédire la formation de gouttes d'éthane et de méthane. De même, le cycle du méthane a été étudié séparément dans un modèle de circulation, mais sans microphysique des nuages.
Ces études ont généralement révélé que les nuages de méthane pouvaient se déclencher lorsque les colis d'air se refroidissaient en se déplaçant vers le haut ou de l'équateur au pôle. Cependant, ces modèles ont à peine saisi les détails fins des cycles des nuages de méthane et d'éthane.
Ce que l’équipe de Rannou a fait est de combiner un modèle microphysique des nuages en un modèle de circulation générale. L'équipe peut maintenant identifier et expliquer la formation de plusieurs types de nuages d'éthane et de méthane, y compris les nuages polaires sud et sporadiques dans les régions tempérées, en particulier à 40? S dans l'hémisphère d'été.
Les scientifiques ont découvert que les propriétés physiques prévues des nuages dans leur modèle correspondaient bien aux observations récentes. Les nuages de méthane qui ont été observés à ce jour apparaissent à des endroits où des mouvements d'air ascendants sont prévus dans leur modèle.
Le nuage polaire sud observé apparaît au sommet d’une «cellule de Hadley» particulière, ou masse d’air circulant verticalement, exactement à l’endroit prévu au pôle sud à une altitude d’environ 20 à 30 kilomètres.
Les grands nuages récurrents zonaux (direction longitudinale) à 40? S et les nuages linéaires et discrets qui apparaissent dans les latitudes inférieures sont également corrélés avec la partie ascendante de cellules de circulation similaires dans la troposphère, tandis que les nuages plus petits aux basses latitudes, similaires aux nuages linéaires et discrets déjà observés par Cassini, sont plutôt produits par processus de mélange.
«Les nuages dans notre modèle de circulation sont nécessairement simplifiés par rapport aux nuages réels, mais les principales caractéristiques des nuages prédites trouvent une contrepartie dans la réalité.
«De manière cohérente, notre modèle produit des nuages à des endroits où les nuages sont effectivement observés, mais il prédit également des nuages qui n'ont pas, ou pas encore, été observés», a déclaré Pascal Rannou.
La configuration des nuages de Titan semble être similaire à celle des principales configurations de nuages sur Terre et sur Mars. Les nuages déroutants à 40? Les S sont produits par la branche ascendante d'une cellule de Hadley, exactement comme les nuages tropicaux se trouvent dans la zone de convergence intertropicale (ITCZ), comme sur Terre et sur Mars.
Les nuages polaires - produits par des «cellules polaires» - sont similaires à ceux produits aux latitudes moyennes de la Terre. En revanche, les nuages n'apparaissent qu'à certaines longitudes. Ceci est une caractéristique spécifique des nuages Titan et peut être due à un effet de marée de Saturne. L'origine dynamique de la distribution des nuages sur Titan est facile à tester.
La prévision de la nébulosité pour les années à venir sera comparée aux observations faites par Cassini et les télescopes au sol. Des événements spécifiques prouveront certainement le rôle de la circulation sur la distribution des nuages.
Source d'origine: portail ESA
