Tätheten i Titans yttre atmosfär varierar med den 11-åriga solcykeln

Den amerikanska rymdsonden Cassini har studerat Saturnus och dess största måne Titan i snart ett decennium. Nu har forskare vid Institutet för rymdfysik (IRF) för första gången observerat hur jonosfären, den översta, jonoserade delen av Titans atmosfär, varierar med den 11-åriga solcykeln.

Upptäkten har gjorts med hjälp av data från ett svenskt instrument ombord, en s k Langmuirprob, som har designats och byggts vid IRF i Uppsala, och kan liknas vid en väderstation för rymdplasma, berättar forskare Niklas Edberg, IRF. Den mäter bland annat densiteten och temperaturen av det plasma som finns i Titans jonosfär. Intensiteten av solens utstrålade EUV-ljus, dvs strålning inom det våglängdsintervall som kan jonisera neutrala partiklar i atmosfärer, varierar med en 11-årig cykel. Från Cassinisatelliten finns det nu mätningar under större delen av en sådan cykel.

Cassini har varit i omloppsbana runt Saturnus sedan 2004 och genomfört hela 95 förbiflygningar av dess måne Titan. Dessa förbiflygningar är spridda med ungefär en månads mellanrum och har pågått under nästan 9 års tid. Under passagerna har mätningar gjorts djupt nere i Titans jonosfär med hjälp av just Langmuirproben. Dessa mätningar har visat på långsiktiga förändringar i strukturen av Titan's jonosfär i och med att elektrondensiteten har minskat och ökat i takt med solcykelns fas. Med hjälp av dessa mätningar har forskarna också kunnat räkna fram att densiteten i jonosfären är ungefär dubbelt så hög vid solmaximum jämfört med solminimum.

Titans jonosfär och atmosfär är fulla av kolväten som genomgår en mängd kemiska reaktioner för att bilda tyngre komplexa organiska molekyler som sakta sjunker ner till månens yta. När solens strålning ändras, ändras samtidigt densiteten i detta kolväteplasma och därmed troligtvis även sammansättningen och de kemiska jämvikterna. I en artikel i tidskriften Journal of Geophysical Research, visar Edberg och hans kollegor att även solcykelvariationen i jonosfären är väldigt lik den variation som uppmätts på Mars.

"Att två olika jonosfärer beter sig på ungefär samma sätt var lite oväntat med tanke på att atmosfärerna är så pass olika i sina sammansättningar och vilka kemiska processer som pågår," säger Niklas Edberg. "Samtidigt visar det på att processen som styr den huvudsakliga joniseringen av atmosfärerna är densamma, dvs jonisation med hjälp av solstrålning."

Artikeln:

Edberg, N. J. T., D. J. Andrews, O. Shebanits, K. Ågren, J.-E. Wahlund, H. J. Opgenoorth, T. E. Cravens, and Z. Girazian (2013), Solar cycle modulation of Titan's ionosphere, Journal of Geophysical Research Space Physics, 118, 5255-5264, doi: 10.1002/jgra.50463:http://dx.doi.org/10.1002/jgra.50463

Kontakter:

• Niklas Edberg, forskare vid Institutet för rymdfysik, tel. 018-471 5904, niklas.edberg*irfu.se
• Rick McGregor, informationsansvarig vid Institutet för rymdfysik, tel. 0980-79178, rick.mcgregor*irf.se