"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).
Nous avons observé Titan 16 nuits en novembre et décembre 2001 et 9 nuits en novembre et décembre 2002, transmettant à une longueur d'onde de 13 cm avec le télescope Arecibo de 305 m et recevant l'écho avec Arecibo. Les périodes de rotation et d'orbite de Titan sont de 15,9 jours, et nos observations de 2001 ont été obtenues à un intervalle uniforme de 22,6 ° (∼800 km) en longitude. Les 9 observations de 2002 n'ont pas fourni une couverture uniforme. La latitude de la piste souterraine était de 25,9 ° S en 2001 et de 26,2 ° S en 2002, son excursion sud la plus éloignée. Le temps d'éclairage aller-retour vers le système Saturne pendant les observations était de 2 heures 15 min, et le temps de suivi limité du télescope Arecibo signifiait que la réception du signal était limitée à ∼30 min par jour, ce qui correspond à 0,5 ° de rotation du Titan (20 km de mouvement du point sous-marin). Une nuit en 2001 et pour la plupart des observations de 2002 (ainsi que d'autres lorsque nous tentions de mesurer des distances jusqu'à Titan), le télescope de 100 m de la banque verte (GBT) a également été utilisé pour recevoir l'écho pour le trajet aller-retour complet temps. Ces données ont des rapports signal / bruit inférieurs à ceux obtenus avec Arecibo recevant l'écho, mais le temps de réception plus long correspondant à 2,1 ° de rotation de Titan a permis d'étudier plus d'emplacements sous-terrestres.
Voici quelques-unes des données Titan:
Fig. 3. Spectre d'écho radar OC à une résolution de 1,0 Hz pour l'observation de 2002 à une longitude sous-marine de 80 °. La section transversale normalisée pour la composante spéculaire de l'écho et la pente RMS sont respectivement de 0,023 et 0,2 °.
Cliquez pour agrandir
Fig. 1. Spectres d'écho radar Arecibo à partir des données de 2001 pour cinq longitudes souterraines sur Titan. Les spectres sont présentés pour le sens attendu (OC) de la polarisation circulaire reçue et le sens cross-polarisé (SC). L'ordonnée est en écart-type du bruit. La bande passante élargie Doppler membre à membre pour Titan est de 325 Hz. Quatre des spectres OC montrent la preuve d'une composante spéculaire à 0 Hz.
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:
Fig. 2. Images retard-Doppler construites à partir de données obtenues en (a) octobre 1999, (b) novembre 2000, (c) décembre 2001 et (d) janvier 2003. Les polarisations OC et SC ont été combinées pour maximiser le signal à rapport de bruit. Notez les quatre régions lumineuses de chaque image où les cellules de retard et Doppler sont parallèles et où les anneaux A et B semblent se croiser.
