[730x]
_{Облака в стратосфере Титана, расположенные над северной околополярной областью. Изображение было составлено из снимков, полученных АМС «Кассини» 29 декабря 2006 года с расстояния 90 тыс. км. Снимки в лучах с длиной волны 2.0, 2.7 и 5 мкм показаны синим, зеленым и красным цветом, соответственно.}
Ученые НАСА обнаружили, что в состав высотных облаков, образующих северную полярную облачную шапку, входит замерзший метан. Кристаллики замерзшего метана образуют гораздо более плотные облака, чем кристаллики замерзшего этана, также обнаруженные в этой области. Высота облаков составляет 30-50 км.

Как уже известно, метановые облака образуются в тропосфере Титана. Подобно дождевым и снеговым облакам на Земле, эти облака формируются за счет испарения и последующей конденсации метана, который, испарившись с поверхности, поднимается вместе с потоками воздуха вверх, охлаждается, конденсируется и выпадает дождем обратно на поверхность.

Однако облака, о которых идет речь, имеют другую природу. Они образуются гораздо выше, в стратосфере, и напоминают необычные облака, изредка возникающие в стратосфере Земли над северным и южным полюсом. На Земле эти облака иногда образуются на высоте 15-25 км – гораздо выше обычного облачного слоя – и лишь тогда, когда температура воздуха там падает ниже -78°С.

В стратосфере Титана уже были обнаружены тонкие диффузные облака из замерзших этана, цианоацетилена и синильной кислоты. Однако наличие метановых облаков в этой области оказалось для исследователей полной неожиданностью.

Дело в том, что стратосфера расположена над тропопаузой – слоем атмосферы между тропосферой и стратосферой, где температура газов ниже всего. В тропопаузе метан из приповерхностных слоев атмосферы оказывается в холодной ловушке и конденсируется, почти не попадая выше, в стратосферу. Для того, чтобы метан в стратосфере смог образовать облака, температура там должна быть исключительно низкой. Даже температура 70К, измеренная «Кассини» в стратосфере Титана южнее экватора, недостаточно низка для того, чтобы скудное количество метана в этой области атмосферы смогло сконденсироваться хотя бы в тонкую дымку.

Однако температура стратосферы зависит не только от высоты над поверхностью, но и от широты, и у полюсов она может быть гораздо ниже, чем над экватором. Данные, полученные с помощью составного инфракрасного спектрометра «Кассини», показали, что температура стратосферы над северным полюсом Титана на 6 градусов ниже, что более чем достаточно для образования метановых облаков в этой области.

Первые наблюдения за облаками, образующими северную околополярную облачную шапку, показали наличие очень мелких частичек замерзшего этана. Однако позже помимо этановой дымки в этой области были обнаружены и гораздо более плотные и комковатые облака, состоящие из более крупных частиц. Размер частиц соответствовал метановому льду. Кроме того, измеренное содержание метана (1.5%) допускало конденсацию ледяных частиц при тех температурах и давлениях, что наблюдаются в нижней стратосфере над северным полюсом.

Механизм образования стратосферных облаков отличается от механизма их образования в нижней тропосфере. На Титане существует режим глобальной циркуляции атмосферы, при котором относительно теплый воздух летнего полушария поднимается вверх, попадая в стратосферу, и постепенно пробивается к зимнему полюсу. Там, в темноте полярной ночи, воздушные массы охлаждаются и опускаются, и там же возникают условия для формирования стратосферных облаков.

Стратосферные облака образуются над околополярной областью не далее 65-го градуса широты (северной или южной – в зависимости от того, в каком полушарии царит зима) на высоте 30-50 км над поверхностью Титана.