"Lagos" de Titã:
Publicado em Acesso Aberto em Ciência: Evidência de Radar para Superfícies Líquidas em Titan Campbell, DB, Black, GJ, Carter, LM, e Ostro, SJ, Science 302 , 5644, pp. 431-434, 17 de outubro de 2003 DOI: 10.1126 / science. 1088969
Este foi um experimento realmente elegante! Uma onda contínua, não modulada e de polarização circular de 13 cm foi transmitida de Arecibo em direção ao sistema Saturno / Titã, e o deslocamento Doppler foi usado para isolar o sinal retornado de Titã.
A maior parte da superfície é áspera, de modo que o sinal é retornado de áreas em todo o disco de Titã e, como a lua gira, embora lentamente, a energia retornada dos lados "esquerdo" e "direito" é deslocada para frequências mais altas e mais baixas.
No entanto, durante alguns períodos de observação, houve uma reflexão muito forte e pronunciada, com desvio Doppler zero em relação à velocidade radial conhecida de Titã, e esse pico é atribuído à reflexão especular. As verificações na polarização recebida confirmam que, enquanto a energia da superfície rugosa é retornada nos dois estados de polarização circular, o componente especular presumido está apenas no estado esperado de polarização circular.
Como apontado na resposta ponderada de @Martin Kochanski, não é determinado pela observação do radar que a reflexão especular retornada vem do metano. Este é simplesmente um componente presumido dos lagos presumidos, com base em informações conhecidas sobre a química de Titã na época (2003).
Observamos Titan em 16 noites em novembro e dezembro de 2001 e em 9 noites em novembro e dezembro de 2002, transmitindo a 13 cm de comprimento de onda com o telescópio Arecibo de 305 m e recebendo o eco com Arecibo. Os períodos rotacionais e orbitais de Titã são 15,9 dias e nossas observações de 2001 foram obtidas em um intervalo uniforme de 22,6 ° (∼800 km) de longitude. As 9 observações em 2002 não forneceram cobertura uniforme. A latitude da trilha da subterra era de 25,9 ° S em 2001 e 26,2 ° S em 2002, sua excursão mais ao sul. O tempo de luz de ida e volta para o sistema Saturno durante as observações foi de 2 horas e 15 minutos, e o tempo limitado de rastreamento do telescópio Arecibo fez com que a recepção do sinal fosse restrita a ~ 30 minutos por dia, correspondendo a 0,5 ° da rotação do Titã (20). km de movimento do ponto subearte). Em uma noite de 2001 e para a maioria das observações de 2002 (assim como outras quando tentávamos medir medições a Titan), o Telescópio de 100 m do Green Bank (GBT) também foi usado para receber o eco da ida e volta completa Tempo. Esses dados têm relações sinal / ruído mais baixas do que as obtidas com Arecibo recebendo o eco, mas o tempo de recebimento mais longo correspondente a 2,1 ° de rotação do Titã permitiu que mais locais de subárter fossem estudados.
Aqui estão alguns dados do Titan:
Fig. 3. O espectro de eco do radar de OC na resolução de 1,0 Hz para a observação de 2002 na longitude de 80 °. A seção transversal normalizada para o componente especular do eco e a inclinação do RMS são 0,023 e 0,2 °, respectivamente.
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Fig. 1. Espectros de eco de radar de Arecibo a partir dos dados de 2001 para cinco longitudes de subárter em Titã. Os espectros são mostrados para o sentido esperado (OC) da polarização circular recebida e o sentido polarizado cruzado (SC). A ordenada está em desvios padrão do ruído. A largura de banda ampliada por Doppler de membro a membro do Titan é de 325 Hz. Quatro dos espectros de OC mostram evidências de um componente especular a 0 Hz.
Os anéis de Saturno "fotografaram" (delay-Doppler):
Das imagens por radar dos anéis de Saturno Nicholson, PD et al., Icarus 177 (2005) 32–62, doi: 10.1016 / j.icarus.2005.03.023
A "imagem" abaixo não é convencional, já que a antena de Arecibo não tem como resolver espacialmente a extensão transversal de Saturno e seus anéis. É uma imagem "delay-Doppler", usando transmissões de radar de 12,6 cm, ~ 500 kW, transmitidas por Arecibo. O tempo de luz de ida e volta foi de cerca de 135 minutos. Como Arecibo limitou a direção do zênite (<19,7 graus), o Saturn máximo estava disponível apenas durante 166 minutos, mesmo em condições ideais.
O eixo vertical mostra um atraso de cerca de +/- 800 milissegundos que demonstra a resolução espacial, mas na direção radial ou de profundidade. O eixo horizontal é o deslocamento Doppler. O deslocamento de +/- 300 kHz representa a velocidade orbital das partículas nos anéis.
Enquanto a reflexão especular do Titan acima foi feita com um feixe contínuo ou CW, a técnica de imagem com atraso-doppler requer uma modulação de frequência do feixe com um padrão de salto de frequência. Aplicando uma função de correlação usando o padrão conhecido aos sinais recebidos gravados, componentes com diferentes tempos de retorno e diferentes turnos de Doppler podem ser extraídos, e os resultados são então hzstogramados, produzindo a imagem de atraso-Doppler abaixo.
Esta é uma técnica padrão e foi usada para criar imagens de outros planetas e asteróides: Consulte os seguintes itens e referências em:
Fig. 2. Imagens de atraso-Doppler construídas a partir de dados obtidos em (a) outubro de 1999, (b) novembro de 2000, (c) dezembro de 2001 e (d) janeiro de 2003. As polarizações de OC e SC foram combinadas para maximizar o sinal para relação de ruído. Observe as quatro regiões brilhantes em cada imagem em que as células Doppler e atraso são paralelas e onde os anéis A e B parecem se cruzar.
