En este trabajo presentamos el análisis de las observaciones de la alta atmósfera de Titán en la región de 3.3 µ?m tomadas por el instrumento VIMS (Visual---Infrared Mapping Spectrometer) a bordo de la misión Cassini. En primer lugar presentamos la detección de una emisión no identificada previamente alrededor de 3.28 µ?m, embebida dentro de la fuerte emisión de la rama R de la banda en 3.3 µ?m del CH4. Esta emisión es muy intensa, comparable a la de la banda en 3.3 µ?m del metano. Presenta un máximo a ~950 km y se extiende desde 600 km hasta 1250 km. Sólo está presente en condiciones diurnas, lo que demuestra que está producida (directa o indirectamente) por la absorción de radiación solar. Hemos demostrado que dicha emisión no se produce ni por metano ni por los hidrocarburos más abundantes de la alta atmósfera de Titán. Su posición espectral sugiere que se produce por la emisión de hidrocarburos poli---cíclicos aromáticos (siglas PAH en inglés). Sin embargo, una dificultad añadida es explicar su elevada intensidad. Así, en segundo lugar, hemos analizado dicha emisión usando la base de datos espectroscópica en el infrarrojo de los PAHs del centro Ames de NASA. Estos compuestos presentan una fuerte absorción en el UV y una rapidísima redistribución interna de la energía (en ausencia de colisiones) que da lugar a fuertes emisiones en el infrarrojo cercano y medio. Usando modelos de la redistribución de la energía absorbida en el UV al IR cercano y medio, somos capaces de explicar la emisión observada por VIMS con unas concentraciones altas pero razonables de PAHs. En concreto, encontramos unas concentraciones de 2---3 104 partículas cm---3. Los PAHs identificados tienen un número de átomos de carbono entre 9 y 100 (media de 34), una masa media ~430 uma, y están formados por una media 10 a 11 anillos. Aproximadamente un tercio contienen átomos de nitrógeno. El hecho de que recientemente se haya detectado benceno y compuestos aromáticos ligeros en estas capas altas de la atmósfera de Titán, así como concentraciones pequeñas (unos cientos de partículas por cm3) de iones (cationes y aniones) pesados, dan especial relevancia a este hallazgo. Proponemos que las elevadas abundancias de PAHs que derivamos constituyen en realidad la contrapartida neutra de los iones detectados. Siendo así, estos resultados constituyen la primera evidencia experimental de que los aerosoles de la estratosfera de Titán se forman, como ya ha sido propuesto en varios trabajos teóricos, en la alta atmósfera.
Elevadas concentraciones de PAHs en la alta atmósfera de Titán
BM Dinelli;ML Moriconi;
2013
Abstract
En este trabajo presentamos el análisis de las observaciones de la alta atmósfera de Titán en la región de 3.3 µ?m tomadas por el instrumento VIMS (Visual---Infrared Mapping Spectrometer) a bordo de la misión Cassini. En primer lugar presentamos la detección de una emisión no identificada previamente alrededor de 3.28 µ?m, embebida dentro de la fuerte emisión de la rama R de la banda en 3.3 µ?m del CH4. Esta emisión es muy intensa, comparable a la de la banda en 3.3 µ?m del metano. Presenta un máximo a ~950 km y se extiende desde 600 km hasta 1250 km. Sólo está presente en condiciones diurnas, lo que demuestra que está producida (directa o indirectamente) por la absorción de radiación solar. Hemos demostrado que dicha emisión no se produce ni por metano ni por los hidrocarburos más abundantes de la alta atmósfera de Titán. Su posición espectral sugiere que se produce por la emisión de hidrocarburos poli---cíclicos aromáticos (siglas PAH en inglés). Sin embargo, una dificultad añadida es explicar su elevada intensidad. Así, en segundo lugar, hemos analizado dicha emisión usando la base de datos espectroscópica en el infrarrojo de los PAHs del centro Ames de NASA. Estos compuestos presentan una fuerte absorción en el UV y una rapidísima redistribución interna de la energía (en ausencia de colisiones) que da lugar a fuertes emisiones en el infrarrojo cercano y medio. Usando modelos de la redistribución de la energía absorbida en el UV al IR cercano y medio, somos capaces de explicar la emisión observada por VIMS con unas concentraciones altas pero razonables de PAHs. En concreto, encontramos unas concentraciones de 2---3 104 partículas cm---3. Los PAHs identificados tienen un número de átomos de carbono entre 9 y 100 (media de 34), una masa media ~430 uma, y están formados por una media 10 a 11 anillos. Aproximadamente un tercio contienen átomos de nitrógeno. El hecho de que recientemente se haya detectado benceno y compuestos aromáticos ligeros en estas capas altas de la atmósfera de Titán, así como concentraciones pequeñas (unos cientos de partículas por cm3) de iones (cationes y aniones) pesados, dan especial relevancia a este hallazgo. Proponemos que las elevadas abundancias de PAHs que derivamos constituyen en realidad la contrapartida neutra de los iones detectados. Siendo así, estos resultados constituyen la primera evidencia experimental de que los aerosoles de la estratosfera de Titán se forman, como ya ha sido propuesto en varios trabajos teóricos, en la alta atmósfera.I documenti in IRIS sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
