Энергетика титанов Толин дымка

Это частичный ответ на ваш вопрос, основанный на некоторых недавних исследованиях фотохимического поведения, смоделированного и наблюдаемого для толиновой дымки Титана и моделирования стратосферы Титана.

Согласно статье « Слои конденсации льда в стратосфере Титана» (Barth, 2012) (только аннотация — платный доступ), процесс начинается с

Фотохимическое разрушение метана наряду с разрушением молекул азота от энергичных электронов в верхних слоях атмосферы Титана приводит к образованию ряда углеводородных и нитрильных соединений, которые могут конденсироваться при более низких температурах нижней стратосферы Титана.

затем, согласно статье Лабораторные эксперименты с толином Титана, образованным в холодной плазме при различных давлениях: последствия для азотсодержащих полициклических ароматических соединений в дымке Титана (Imanaka et al. 2004), в частности, в отношении стратосферы Титана,

. В стратосфере (100–300 км) дальнейшие химические реакции вызываются каталитическим$CH_4$диссоциация такими молекулами, как$C_2H_2$и$C_4H_2$поглощая длинное УФ (> 155 нм) излучение

Значение этих молекул, поглощающих УФ-излучение, объясняется в статье « Фотохимическая активность низковысотной конденсированной дымки Титана» (Гудипати и др., 2013 г.) (только аннотация — платный доступ). Они утверждают, что толиновая дымка может образовываться на конденсированных аэрозолях в атмосфере Титана, демонстрируя что по крайней мере часть атмосферы Титана фотохимически активна. Путем моделирования они обнаружили, что

В атмосфере Титана обнаружен дицианоацетилен ($C_4N_2$) используется в наших лабораторных моделированиях в качестве модельной системы для других более крупных ненасыщенных конденсирующихся соединений. Мы показываем, что$C_4N_2$льды подвергаются фотополимеризации в конденсированной фазе (образование толина) на длинах волн до 355 нм, что соответствует солнечному излучению, достигающему большей части атмосферы Титана, почти близко к поверхности.

а доказательства существования этих льдов предлагаются в статье «Аэрозоль Титана и непрозрачность стратосферного льда от 18 до 500 мкм: вертикальные и спектральные характеристики из Cassini CIRS» (Андерсон и Самуэльсон, 2011 г.), в которой говорится, что льды и аэрозоли

кажутся расположенными в узком диапазоне высот в стратосфере с центром на высоте около 90 км. Хотя эти нитриловые ледяные облака наиболее многочисленны в высоких северных широтах, они простираются вниз через низкие широты и в средние южные широты, по крайней мере, до 58 ° южной широты.

В Corlies et al. (2020) , в котором анализируются требования к приборам для возможной будущей миссии орбитального аппарата Титана, смоделированная функция пропускания атмосферы Титана в зависимости от длины волны и химического состава показана на их рис. 1 (Можно ли здесь законно использовать графики из статей об arXiv? ).

Этот рисунок поясняет, что толиновые туманы Титана обладают значительной непрозрачностью поглощения в оптическом диапазоне, перекрывающейся с рассеянием Рэлея и Ми, но по эффекту сильнее. Этот эффект сильно ослабевает по мере продвижения в инфракрасном диапазоне с небольшим всплеском высокого поглощения на 3$\rm\mu m$. Слабые имеют континуальную непрозрачность, однако проникают глубоко в ближний инфракрасный диапазон, улавливая очень незначительное количество излучаемого планетами инфракрасного тепла. Однако в последнем процессе преобладает метан.

Кроме того, Doose et al. (2016) рассмотрели альбедо однократного рассеяния$\omega_0$Дымки, что приводит к отражению падающего солнечного света. Во всей атмосфере это количество очень велико,$\omega_0>0.9$в$750$нм, но со сложным поведением, падающим до меньших значений выше 0,9 при$500$нм.

Вместе с предыдущим ответом в этой теме я синтезирую следующую картину роли тумана Титана в его атмосферной энергетике:
1.) Туман легко поглощает УФ-излучение, делая его доступным для атмосферной фотохимии. Фотохимические продукты выпадают дождем вниз в тропосферу, но почти не способствуют дальнейшей энергетической деятельности.
2.) В оптической дымке и рассеивают, и сильно поглощают. Оба фактора приводят к блокированию солнечного света на поверхности, и, следовательно, следует сделать вывод, что дымка Титана вызывает антипарниковый эффект в стратосфере.
3.) В инфракрасном диапазоне Дымки не важны для энергетического баланса. Здесь Метан сохраняет тепло на планете с эффектом мини-теплицы, используя остаток солнечного света, оставленный дымкой.