¿Esta respuesta a la distancia más lejana a un objeto del sistema solar que ha sido medida por radar? menciona que los anillos de Saturno, y el Observatorio de Viajes Descubierto de Arecibo, Puerto Rico - El radiotelescopio más grande del mundo en más de 50 años menciona:
Entre otros logros del Observatorio de Arecibo están:
- Imagen directa de un asteroide por primera vez en la historia.
- Descubrimiento de depósitos de hielo de agua en los polos de Mercurio.
- Seguimiento de asteroides cercanos a la Tierra para monitorear los riesgos de impacto.
- Cartografía de la superficie cubierta de nubes de Venus.
- Imágenes de radar de los anillos de Saturno, revelando nuevos detalles de la estructura del anillo.
- Primera detección de lagos de metano en Titán, una luna de Saturno.
- Primera detección de un asteroide con luna.
Pregunta: ¿Cómo detectó Arecibo los lagos de metano en Titán e imaginó los anillos de Saturno? Estas son hazañas bastante notables de la Tierra para un solo radiotelescopio. ¿Cómo se hicieron? ¿Se pueden encontrar citas y se pueden mostrar los ejemplos de la imagen de los anillos y la evidencia del lago de metano?
Respuestas:
Titán "lagos":
Acceso abierto publicado en Science: Radar Evidence for Liquid Surfaces on Titan Campbell, DB, Black, GJ, Carter, LM, and Ostro, SJ, Science 302 , 5644, pp. 431-434, 17 de octubre de 2003 DOI: 10.1126 / science. 1088969
¡Este fue un experimento realmente elegante! Se emitió una onda continua, no modulada, polarizada circularmente de 13 cm desde Arecibo hacia el sistema Saturno / Titán, y se usó el cambio Doppler para aislar la señal devuelta de Titán.
La mayor parte de la superficie es rugosa, por lo que hay señales devueltas desde áreas en todo el disco de Titán, y dado que la luna gira, aunque lentamente, la energía devuelta desde los lados "izquierdo" y "derecho" se desplaza a frecuencias cada vez más altas.
Sin embargo, durante algunos tiempos de observación hubo una reflexión muy fuerte y pronunciada con un cambio Doppler cero con respecto a la velocidad radial conocida de Titán, y este pico se atribuye a la reflexión especular. Las comprobaciones de la polarización recibida confirman que, si bien la energía de la superficie rugosa se devuelve en ambos estados de polarización circular, el supuesto componente especular solo se encuentra en el estado de polarización circular esperado.
Como se señaló en la respuesta reflexiva de @Martin Kochanski, la observación del radar no determina que la reflexión especular devuelta proviene del metano. Esto es simplemente un presunto componente de los presuntos lagos, basado en información conocida sobre la química de Titán en ese momento (2003).
Aquí están algunos de los datos de Titán:
Los anillos de Saturno "con imagen" (delay-Doppler):
De imágenes de radar de los anillos de Saturno Nicholson, PD et al., Icarus 177 (2005) 32–62, doi: 10.1016 / j.icarus.2005.03.023
La "imagen" a continuación no es una imagen convencional, ya que el plato de Arecibo no tiene forma de resolver espacialmente la extensión transversal de Saturno y sus anillos. Es una imagen de "retraso-Doppler", que utiliza transmisiones de radar de 12,6 cm, ~ 500 kW transmitidas por Arecibo. El tiempo de luz de ida y vuelta fue de aproximadamente 135 minutos. Debido a que Arecibo tiene una dirección limitada lejos del cenit (<19.7 grados), Saturno máximo solo estuvo disponible para el plato durante 166 minutos, incluso en condiciones ideales.
El eje vertical muestra un retraso de aproximadamente +/- 800 milisegundos, lo que demuestra la resolución espacial, pero en la dirección radial o de profundidad. El eje horizontal es el desplazamiento Doppler. El desplazamiento de +/- 300 kHz representa la velocidad orbital de las partículas en los anillos.
Mientras que la reflexión especular de Titán anterior se realizó con un haz continuo o CW, la técnica de imagen de doppler de retardo requiere una modulación de frecuencia del haz con un patrón de salto de frecuencia. Al aplicar una función de correlación usando el patrón conocido a las señales recibidas grabadas, se pueden extraer componentes con diferentes tiempos de retorno y diferentes desplazamientos Doppler, y los resultados se graban hzstogram, produciendo la imagen de Doppler de retardo a continuación.
Esta es una técnica estándar y se ha utilizado para obtener imágenes de otros planetas y asteroides: consulte los siguientes elementos y referencias en:
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No detectó lagos de metano.
Descubrió que Titán era brillante (en términos de radar): es decir, los reflejos eran de una superficie lisa en lugar de rugosa, y al mismo tiempo no muy intensa.
Como resultado (citando el artículo de 2003 New Scientist Radar revela los lagos de metano de Titán vinculados en uno de los comentarios a su pregunta), “ algunos investigadores creen que estos son lagos de metano, ubicados en cráteres de impacto. ”Otros investigadores pueden pensar en diferentes explicaciones.
Si llegamos a conocer, a partir de otras pruebas y el razonamiento o simplemente por eliminación, que no son lagos de metano en Titán, a continuación, Arecibo puede afirmar que los han visto. Pero por sí solo no proporciona evidencia de que sean metano, o incluso de que sean lagos.
Del mismo modo, si alguien hubiera lanzado un telescopio espacial en 1961 y producido imágenes en color de alta calidad de Marte, podría haber afirmado, según el principio de Arecibo, "Primera detección del ciclo de vegetación estacional en Marte", ya que en ese momento la mayoría de los científicos creían que eso era lo que eran los cambios de color estacionales.
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