Energética de titanes Tholin neblina

Esta es una respuesta parcial a su pregunta, basada en una investigación reciente del comportamiento fotoquímico modelado y observado para la neblina de tholin de Titán y el modelado de la estratosfera de Titán.

El proceso parece comenzar, según el artículo Capas de condensación de hielo en la estratosfera de Titán (Barth, 2012) (solo en resumen, con paredes de pago), con

La destrucción fotoquímica del metano junto con la destrucción de las moléculas de nitrógeno de los electrones energéticos en la atmósfera superior de Titán da como resultado la producción de una serie de compuestos de hidrocarburo y nitrilo que pueden condensarse a las temperaturas más frías de la estratosfera inferior de Titán.

luego, de acuerdo con el artículo Experimentos de laboratorio de titán tolina formada en plasma frío a varias presiones: implicaciones para los compuestos aromáticos policíclicos que contienen nitrógeno en la neblina de Titán (Imanaka et al. 2004), en particular en referencia a la estratosfera de Titán,

. En la estratosfera (100–300 km), el catalizador induce más reacciones químicas.$CH_4$disociación por moléculas tales como$C_2H_2$y$C_4H_2$absorbiendo la radiación ultravioleta larga (> 155 nm)

La importancia de estas moléculas absorbentes de UV se explica en el artículo Actividad fotoquímica de la neblina condensada de baja altitud de Titán (Gudipati et al. 2013) (solo en resumen, con paredes de pago), afirman que la neblina de tholin podría formarse en aerosoles condensados ​​en la atmósfera de Titán, lo que demuestra que, al menos una parte de la atmósfera de Titán es fotoquímicamente activa. A través del modelado, encontraron que

Detectado en la atmósfera de Titán, dicianoacetileno ($C_4N_2$) se utiliza en nuestras simulaciones de laboratorio como un sistema modelo para otros compuestos de condensación insaturados más grandes. Mostramos que$C_4N_2$Los hielos se someten a fotopolimerización en fase condensada (formación de tolina) a longitudes de onda de hasta 355 nm correspondientes a la radiación solar que llega a una gran parte de la atmósfera de Titán, casi cerca de la superficie.

y la evidencia de estos hielos se sugiere en el artículo Aerosol de Titán y opacidades del hielo estratosférico entre 18 y 500 μm: características verticales y espectrales de Cassini CIRS (Anderson y Samuelson, 2011) que establece que los hielos y aerosoles

parecen estar ubicados en un estrecho rango de altitud en la estratosfera centrado en ∼ 90 km. Aunque son más abundantes en las latitudes altas del norte, estas nubes de hielo de nitrilo se extienden a través de las latitudes bajas y hacia las latitudes medias del sur, al menos hasta los 58°S.

En Corlies et al. (2020) , que analiza los requisitos de instrumentación para una posible misión futura del orbitador de Titán, en su Fig. 1 se muestra una función de transmisión modelada para la atmósfera de Titán en función de la longitud de onda y las especies químicas (¿Se pueden usar legalmente gráficos de documentos en arXiv aquí? ).

Esa figura aclara que las neblinas de tolina de Titán poseen opacidades de absorción significativas en el óptico, que se superponen con la dispersión de Rayleigh y Mie, pero tienen un efecto más fuerte. Este efecto se debilita fuertemente a medida que se profundiza en el infrarrojo, con una pequeña protuberancia de alta absorción en 3$\rm\mu m$. Los débiles tienen una opacidad continua, sin embargo, alcanzan las profundidades del infrarrojo cercano, atrapando cantidades muy pequeñas del calor infrarrojo emitido por los planetas. Sin embargo, este último proceso está dominado por el metano.

Además, Doose et al. (2016) echó un vistazo al albedo de dispersión simple$\omega_0$Hazes, que da lugar al reflejo de la luz solar incidente. En toda la atmósfera esta cantidad es muy alta,$\omega_0>0.9$a$750$nm, pero con un comportamiento complejo, cayendo a valores más pequeños por encima de 0,9 en$500$Nuevo Méjico.

Junto con la respuesta anterior en este hilo, sintetizo la siguiente imagen para el papel de las neblinas de Titán en su energía atmosférica:
1.) Las neblinas absorben rápidamente la radiación UV, haciéndola disponible para la fotoquímica atmosférica. Los productos fotoquímicos llueven hacia la troposfera, pero apenas contribuyen a una mayor actividad energética.
2.) En la niebla óptica se dispersan y absorben fuertemente. Ambos factores conducen a un bloqueo de la luz solar hacia la superficie y, por lo tanto, la conclusión debe ser que las neblinas de Titán fuerzan un efecto antiinvernadero en la estratosfera.
3.) En el infrarrojo, las nieblas no son importantes para el balance de energía. Aquí, el metano mantiene el planeta cálido con un efecto de mini invernadero utilizando el resto de la luz solar que dejan las neblinas.