On Titan, methane (CH4) and ethane (C2H6) are the dominant species found in the lakes and seas. In this study, we have combined laboratory work and modeling to refine the methane-ethane binary phase diagram at low temperatures and probe how the molecules interact at these conditions. We used visual inspection for the liquidus and Raman spectroscopy for the solidus. Through these methods we determined a eutectic point of 71.15$\pm$0.5 K at a composition of 0.644$\pm$0.018 methane - 0.356$\pm$0.018 ethane mole fraction from the liquidus data. Using the solidus data, we found a eutectic isotherm temperature of 72.2 K with a standard deviation of 0.4 K. In addition to mapping the binary system, we looked at the solid-solid transitions of pure ethane and found that, when cooling, the transition of solid I-III occurred at 89.45$\pm$0.2 K. The warming sequence showed transitions of solid III-II occurring at 89.85$\pm$0.2 K and solid II-I at 89.65$\pm$0.2 K. Ideal predictions were compared to molecular dynamics simulations to reveal that the methane-ethane system behaves almost ideally, and the largest deviations occur as the mixing ratio approaches the eutectic composition.
Ethane in Titan's Stratosphere from Cassini CIRS Far- and Mid-Infrared Spectra
卡西尼复合红外光谱仪（CIRS）观测到远红外和中红外（从10厘米$^{-1}$到1500厘米$^{-1}$）的热发射，从而能够在2004年至2017年的卡西尼任务期间对土卫六上的乙烷进行时空研究。许多以前在土卫六上对乙烷的测量都依赖于模拟分子的中红外$ν_{12}$带，以822 cm $^{-1}$为中心。其他波段的乙烷在较短和较长的波长被看到，但还没有建立模型来测量乙烷丰度。最近在实验室中研究了289 cm $^{-1}$处的远红外$ν_{4}$扭转带和以1468 cm $^{-1}$为中心的中红外$ν_{8}$带的谱线表。我们分别对这些波段（连同$ν_{12}$波段）的CIRS观测进行建模，并比较从每个光谱区域检索到的混合比。$ν_{4}$波段的最低点观测探测100公里以下的平流层。我们在289 cm $^{-1}$的赤道测量显示，从2007年到2017年，在88 km处的丰度为（1.0 $\pm$ 0.4）$\times$ 10 $^{-5}$。这一混合比与高海拔地区的测量结果相一致，与许多光化学模型预测的消耗相反。$ν_{12}$和$ν_{8}$波段的测量结果彼此相当，$ν_{12}$波段探测的高度范围延伸到大气层更深的地方。我们建议未来的行星大气研究可能会观察到$ν_{8}$带，使乙烷的更短波长的研究。在相同的光谱窗口中观察乙烷$ν_{8}$带和附近的甲烷$ν_{4}$带…
Air-Sea Interactions on Titan: Lake Evaporation, Atmospheric Circulation, and Cloud Formation
泰坦丰富的湖泊和海洋通过一种通常被称为空气-海洋相互作用的过程与大气交换甲烷蒸汽和能量。这种湍流交换过程的研究与大气中尺度模式耦合到一个平板模式表示下垫面湖泊。通过几十个二维数值模拟，研究了湖泊尺度、有效湖混合层深度、背景风速、气湖温差和大气湿度对海气相互作用过程的影响。一般的，准稳定的解决方案是一个非常弱的背景羽流环流驱动的浮力蒸发的甲烷与一个强大的相反的热直接（海风）环流驱动的湖泊和温暖的内陆空气之间的热对比的非线性叠加。具体的解决方案取决于所选择的大气和湖泊属性参数的值，但这两个环流的叠加的一般解决方案是持久的。与前人的分析工作相一致，感热通量和潜热通量趋向于相反和相等的值，使得它们的比值Bowen比在大多数（但不是全部）准稳态解中接近-1.0。重要的是，在几乎所有的情况下，通量的绝对星等的趋势非常小的值，这样的平衡解决方案也几乎是一个平凡的解决方案，其中海气能量交换约3 W m-2或less. In所有情况下，一个凉爽，潮湿，静态稳定的浅海层，近平静的风和小湍流通量交换与一个较冷的底层湖泊产生的模型。湖泊的温度、空气的海洋属性和海风的强度取决于初始条件，在较小程度上取决于边界条件。
Science goals and new mission concepts for future exploration of Titan's atmosphere geology and habitability: Titan POlar Scout/orbitEr and In situ lake lander and DrONe explorer (POSEIDON)
为了响应ESA Voyage 2050宣布的机会，我们提出了一项雄心勃勃的L级任务，以探索太阳系中最令人兴奋的天体之一，土星最大的卫星泰坦。泰坦是一个“两洋世界”，是一个富含有机物的天体，其走廊-表面-大气层的相互作用在复杂性上与地球相当。土卫六也是太阳系中少数几个具有可居住潜力的地方之一。土卫六非凡的性质只是部分揭示了卡西尼-惠更斯任务，仍然持有的奥秘，需要使用各种车辆和仪器进行全面探索。拟议的飞行任务概念POSEIDON（Titan Polar Scout/orbitEr and In situ lake lander Drone explorer）将对Titan进行联合轨道和现场调查。其目的是在卡西尼-惠更斯号探测器的范围和科学/技术成就的基础上再接再厉，以以前不可能的方式探索土卫六，特别是通过长时间的全特写和现场覆盖。在拟议的飞行任务结构中，海神号由两个主要部分组成：一个航天器，带有一套大型仪器，将围绕土卫六运行，最好是在低偏心率的极地轨道上运行;一套现场调查组件，即一个湖泊着陆器、一架“重型”无人驾驶飞机（可能是水陆两用的）和/或一队小型无人驾驶飞机，专门用于探索极地地区。理想的到达泰坦的时间应该是在下一个北方的春分（2039年）之前，因为春分是监测大气和地表季节变化的最活跃时期。用轨道飞行器和现场元件探索土卫六北纬度将与即将进行的美国航天局新边疆蜻蜓飞行任务高度互补，该…
Terrestrial Analogs to Titan for Geophysical Research
Brown University（布朗大学）；University of Edinburgh（爱丁堡大学）；University of Maryland, Baltimore County（马里兰大学巴尔的摩县分校）；Nantes Université, Univ. Angers, CNRS（南特大学、昂热大学、法国国家科学研究中心）；Blue Marble Space Institute of Science（蓝大理石空间科学研究所）；Southwest Research Institute（西南研究院）；Hellenic Space Center（希腊航天中心）；University of Bristol（布里斯托大学）
