La modélisation de l’atmosphère de Titan explique les observations de Huygens.
En utilisant un modèle d’atmosphère développé pour la Terre et adapté à la météorologie de Titan, des chercheurs du Laboratoire de météorologie dynamique ont réussi, pour la première fois, à reproduire les températures et les vents observés par la sonde Huygens lors de sa descente sur le satellite de Saturne, en 2005. Ils ont montré que la structure particulière de l’atmosphère de Titan peut expliquer la circulation atmosphérique et les régimes de vents dans la basse atmosphère ainsi que la taille et l’espacement des dunes observées au sol dans la bande équatoriale, et la formation de certains nuages de méthane.
La couche limite d’une planète est la couche atmosphérique qui est influencée par sa surface. Dans cette couche, les vents sont ralentis par friction et le sol, chauffé par le Soleil, produit des mouvements d'air turbulents. Sur Terre, la couche limite s'élève jusqu'à 0,5 à 3 km d’altitude durant la journée. Cette couche est très importante pour le climat et la météorologie. La plupart des nuages en particulier les cumulus, les stratus ainsi que le brouillard, sont formés par la couche limite et son évolution.
Jusqu’à présent, la couche limite de Titan était assez mystérieuse. Titan a en effet une atmosphère dense et opaque, et il est donc difficile d’observer ce qui se produit dans la basse atmosphère. Parmi les quelques observations disponibles, les meilleures (température et vitesse du vent) proviennent de la descente de la sonde Huygens en janvier 2005. Ces mesures montrent un profil de température près de la surface structuré en 3 couches.
Pour étudier cette structure particulière de la couche limite, les chercheurs ont utilisé un modèle 3D de l'atmosphère de Titan adapté d’un modèle développé au Laboratoire de météorologie dynamique pour l’atmosphère terrestre. Bien que surprenant puisque le rayonnement solaire traverse difficilement l’atmosphère épaisse et opaque de Titan, ils ont montré que la prise en compte des cycles diurne et saisonnier permet au modèle de bien reproduire le profil de température observé.
De plus, le modèle, qui reproduit bien les vents mesurés dans la basse atmosphère, montre que cette structure particulière de la couche limite contrôle la circulation atmosphérique et les régimes de vents dans la basse atmosphère. Elle permet aussi d’expliquer la taille et l'espacement des dunes géantes qui recouvrent toute la bande équatoriale de Titan et implique également la formation possible de nuages de méthane à basse altitude. Quelques nuages de ce type avaient été observés au pôle sud de Titan mais n'avaient jamais été expliqués.
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Images composites de Titan en couleurs naturelles, en proche infrarouge et en visible et infrarouge, de gauche à droite
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NASA
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Source
Two boundary layers in Titan’s lower troposphere inferred from a climate model , Charnay and Lebonnois, Nature Geoscience 2012
Contacts
Benjamin Charnay , Tél. : 01 44 27 49 72
Sébastien Lebonnois , Tél. : 01 44 27 23 14