Cette réponse à la distance la plus éloignée d'un objet du système solaire qui a été mesurée par radar? mentionne que les anneaux de Saturne et l' Observatoire Arecibo de Uncover Travel , Porto Rico - Le plus grand radiotélescope du monde depuis plus de 50 ans mentionne:
Parmi les autres réalisations de l'Observatoire Arecibo figurent:
- Imagerie directe d'un astéroïde pour la première fois dans l'histoire.
- Découverte de dépôts de glace d'eau aux pôles de Mercure.
- Suivi des astéroïdes géocroiseurs pour surveiller les risques d'impact.
- Cartographie de la surface couverte de nuages de Vénus.
- Imagerie radar des anneaux de Saturne, révélant de nouveaux détails sur la structure de l'anneau.
- Première détection de lacs de méthane sur Titan, une lune de Saturne.
- Première détection d'un astéroïde avec une lune.
Question: Comment Arecibo a-t-il détecté des lacs de méthane sur Titan et imaginé les anneaux de Saturne? Ce sont des exploits assez remarquables de la Terre pour un seul radiotélescope. Comment ont-ils été faits? Peut-on trouver des citations et montrer des exemples de l'image des anneaux et des preuves du lac méthane?
Réponses:
"Lacs" Titan:
Publication du libre accès scientifique: Radar Evidence for Liquid Surfaces sur Titan Campbell, DB, Black, GJ, Carter, LM et Ostro, SJ, Science 302 , 5644, pp. 431-434, 17 octobre 2003 DOI: 10.1126 / science. 1088969
Ce fut une expérience vraiment élégante! Une onde continue, non modulée et polarisée circulairement de 13 cm a été diffusée depuis Arecibo vers le système Saturne / Titan, et le décalage Doppler a été utilisé pour isoler le signal renvoyé de Titan.
La majeure partie de la surface est rugueuse, il y a donc un signal renvoyé par des zones partout sur le disque de Titan, et puisque la lune tourne, quoique lentement, la puissance restituée par les côtés "gauche" et "droit" est décalée vers des fréquences plus hautes et plus basses.
Cependant, pendant certaines périodes d'observation, il y a eu une réflexion très forte et prononcée avec un décalage Doppler nul par rapport à la vitesse radiale connue de Titan, et ce pic est attribué à la réflexion spéculaire. Les vérifications de la polarisation reçue confirment que, bien que la puissance de la surface rugueuse soit renvoyée dans les deux états de polarisation circulaire, la composante spéculaire présumée n'est que dans l'état de polarisation circulaire attendu.
Comme indiqué dans la réponse réfléchie de @Martin Kochanski, l'observation radar ne permet pas de déterminer que la réflexion spéculaire renvoyée provient du méthane. Il s'agit simplement d'une composante présumée des lacs présumés, d'après les informations connues sur la chimie de Titan à l'époque (2003).
Voici quelques-unes des données Titan:
Les anneaux de Saturne "imagés" (retard-Doppler):
D'après l' imagerie radar des anneaux de Saturne Nicholson, PD et al., Icarus 177 (2005) 32–62, doi: 10.1016 / j.icarus.2005.03.023
L '"image" ci-dessous n'est pas une image conventionnelle, car le plat Arecibo n'a aucun moyen de résoudre spatialement l'étendue transversale de Saturne et de ses anneaux. Il s'agit d'une image "retard-Doppler", utilisant des émissions radar de 12,6 cm ~ 500 kW transmises par Arecibo. Le temps d'éclairage aller-retour était d'environ 135 minutes. Parce qu'Arecibo a une direction limitée loin du zénith (<19,7 degrés), Saturne max n'était disponible que pour le plat pendant 166 minutes, même dans des conditions idéales.
L'axe vertical montre un retard d'environ +/- 800 millisecondes qui démontre la résolution spatiale, mais dans le sens radial ou en profondeur. L'axe horizontal représente le décalage Doppler. Le décalage de +/- 300 kHz représente la vitesse orbitale des particules dans les anneaux.
Alors que la réflexion spéculaire Titan ci-dessus a été effectuée avec un faisceau continu ou CW, la technique d'imagerie retard-doppler nécessite une modulation de fréquence du faisceau avec un motif de saut de fréquence. En appliquant une fonction de corrélation en utilisant le motif connu aux signaux reçus enregistrés, des composants avec des temps de retour différents et des décalages Doppler différents peuvent être extraits, et les résultats sont ensuite programmés en hz, produisant l'image retard-Doppler ci-dessous.
Il s'agit d'une technique standard qui a été utilisée pour imager d'autres planètes et astéroïdes: voir les éléments et références suivants:
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Il n'a pas détecté de lacs de méthane.
Il a constaté que Titan était brillant (en termes de radar): c'est-à-dire que les réflexions provenaient d'une surface lisse plutôt que rugueuse, et en même temps pas très intense.
En conséquence (citant l'article du New Scientist de 2003, Radar révèle les lacs de méthane de Titan liés dans l'un des commentaires à votre question), « certains chercheurs pensent que ce sont des lacs de méthane, assis dans des cratères d'impact. »D'autres chercheurs peuvent penser à différentes explications.
Si nous connaissons, d'autres éléments de preuve et le raisonnement ou tout simplement par élimination, qu'il ya des lacs de méthane sur Titan, puis Arecibo peut prétendre avoir vu. Mais en soi, il ne fournit aucune preuve qu'il s'agit de méthane ou même qu'il s'agit de lacs.
De même, si quelqu'un avait lancé un télescope spatial en 1961 et produit des images couleur de Mars de haute qualité, il aurait pu prétendre, selon le principe d'Arecibo, "Première détection du cycle de végétation saisonnière sur Mars", car à cette époque la plupart des scientifiques croyaient que c'était ce que les changements de couleur saisonniers étaient.
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