Titan "laghi":
Accesso aperto pubblicato in Scienze: prove radar per superfici liquide su Titan Campbell, DB, Black, GJ, Carter, LM e Ostro, SJ, Science 302 , 5644, pp. 431-434, 17 ott 2003 DOI: 10.1126 / science. 1088969
Questo è stato un esperimento davvero elegante! Un'onda continua, non modulata, polarizzata circolarmente di 13 cm è stata trasmessa da Arecibo verso il sistema Saturno / Titano e lo spostamento Doppler è stato utilizzato per isolare il segnale restituito da Titano.
La maggior parte della superficie è ruvida, quindi viene restituito il segnale dalle aree di tutto il disco di Titano, e poiché la luna ruota, sebbene lentamente, la potenza restituita dai lati "sinistro" e "destro" viene spostata su frequenze più alte e più basse.
Tuttavia durante alcuni periodi di osservazione vi fu una riflessione molto forte e pronunciata con spostamento Doppler zero rispetto alla velocità radiale nota di Titano, e questo picco è attribuito alla riflessione speculare. I controlli sulla polarizzazione ricevuta confermano che mentre l'energia dalla superficie ruvida viene restituita in entrambi gli stati di polarizzazione circolare, il presunto componente speculare è solo nello stato di polarizzazione circolare previsto.
Come sottolineato nella risposta ponderata di @Martin Kochanski, dall'osservazione radar non risulta che il riflesso speculare restituito provenga dal metano. Questa è semplicemente una presunta componente dei presunti laghi, basata su informazioni note sulla chimica di Titano all'epoca (2003).
Abbiamo osservato Titano 16 notti in novembre e dicembre 2001 e 9 notti in novembre e dicembre 2002, trasmettendo a una lunghezza d'onda di 13 cm con il telescopio Arecibo da 305 m e ricevendo l'eco con Arecibo. I periodi rotazionali e orbitali di Titano sono di 15,9 giorni e le nostre osservazioni del 2001 sono state ottenute ad un intervallo uniforme di 22,6 ° (∼800 km) in longitudine. Le 9 osservazioni del 2002 non hanno fornito una copertura uniforme. La latitudine della pista sotterranea era di 25,9 ° S nel 2001 e 26,2 ° S nel 2002, la sua escursione più a sud. Il tempo di andata e ritorno per il sistema di Saturno durante le osservazioni è stato di 2 ore e 15 minuti e il tempo di tracciamento limitato del telescopio Arecibo ha comportato una limitazione della ricezione del segnale a ∼30 minuti al giorno, corrispondente a 0,5 ° di rotazione del Titano (20 km di moto del punto di sotto terra). Una notte del 2001 e per la maggior parte delle osservazioni del 2002 (così come altre quando stavamo tentando di misurare la distanza da Titano), il Green Bank Telescope (GBT) da 100 m è stato utilizzato anche per ricevere l'eco per l'intero round-trip tempo. Questi dati hanno rapporti segnale-rumore inferiori rispetto a quelli ottenuti con Arecibo che riceve l'eco, ma il tempo di ricezione più lungo corrispondente a 2,1 ° di rotazione del Titano ha permesso di studiare più località di ricerca.
Ecco alcuni dei dati di Titano:
Fig. 3. Lo spettro dell'eco del radar OC con una risoluzione di 1,0 Hz per l'osservazione del 2002 alla longitudine sotterranea di 80 °. La sezione trasversale normalizzata per il componente speculare dell'eco e la pendenza RMS sono rispettivamente 0,023 e 0,2 °.
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Fig. 1. Spettri di echi radar Arecibo dai dati del 2001 per cinque lunghezze sotterranee su Titano. Gli spettri sono mostrati sia per il senso atteso (OC) della polarizzazione circolare ricevuta sia per il senso polarizzato incrociato (SC). L'ordinata è in deviazioni standard del rumore. La larghezza di banda estesa da Doppler ad arto per Titano è di 325 Hz. Quattro spettri OC mostrano evidenza di un componente speculare a 0 Hz.
Gli anelli di Saturno "immaginati" (delay-Doppler):
Da immagini radar degli anelli di Saturno Nicholson, PD et al, Icaro 177 (2005) 32-62, doi:. 10.1016 / j.icarus.2005.03.023
L '"immagine" in basso non è un'immagine convenzionale, poiché il piatto di Arecibo non ha modo di risolvere spazialmente la distesa trasversale di Saturno e i suoi anelli. È un'immagine "delay Doppler", che utilizza trasmissioni radar da 12,6 cm, ~ 500 kW trasmesse da Arecibo. Il tempo di andata e ritorno è stato di circa 135 minuti. Poiché Arecibo ha limitato lo sterzo lontano dallo zenit (<19,7 gradi), massimo Saturno era disponibile per la parabola solo per 166 minuti anche in condizioni ideali.
L'asse verticale mostra un ritardo di circa +/- 800 millisecondi che dimostra la risoluzione spaziale, ma nella direzione radiale o della profondità. L'asse orizzontale è lo spostamento Doppler. Lo spostamento di +/- 300 kHz rappresenta la velocità orbitale delle particelle negli anelli.
Mentre la riflessione speculare di Titano sopra è stata eseguita con un raggio continuo o CW, la tecnica di imaging ritardante-doppler richiede una modulazione di frequenza del fascio con un modello di salto di frequenza. Applicando una funzione di correlazione che utilizza il modello noto ai segnali ricevuti registrati, è possibile estrarre componenti con tempi di ritorno e spostamenti Doppler diversi, e i risultati vengono quindi programmati in hz, producendo l'immagine ritardo-Doppler di seguito.
Questa è una tecnica standard ed è stata usata per immaginare altri pianeti e asteroidi: vedi i seguenti elementi e riferimenti all'interno:
Fig. 2. Ritardo – Doppler immagini costruite da dati ottenuti in (a) ottobre 1999, (b) novembre 2000, (c) dicembre 2001 e (d) gennaio 2003. Entrambe le polarizzazioni OC e SC sono state combinate per massimizzare il segnale a rapporto di rumore. Nota le quattro regioni luminose in ogni immagine in cui le celle delay e Doppler sono parallele e dove gli anelli A e B sembrano incrociarsi l'uno sull'altro.
