Ny undersøgelse beskriver den geologiske proces bag Titans klitter

Titans vindomsuste klitter kan sprede sig millioner af flere kilometer end tidligere antaget og blev sandsynligvis dannet af geologiske processer, der ligner dem på Jorden, ifølge en ny undersøgelse. De nye resultater kan hjælpe forskere med at lede efter liv eller dets molekylære forstadier på Saturns største måne.

Studiet, offentliggjort i Journal of Geophysical Research - Planeter, en publikation af American Geophysical Union, bruger nye kort over Titan til at udforske to spørgsmål om Saturns største måne:Hvordan dannes Titans klitter, og hvad er de lavet af?

Titans atmosfære er utrolig tæt, med tykke lag af organiske forbindelser, der flyder igennem det. Kig gennem den atmosfære, imidlertid, og du vil se et koldt landskab ikke ulig Jordens tørre ørkener.

Titans overflade rummer dale, kløfter, søer, bjerge og klitter. Mange af disse jordlignende overfladetræk eksisterer delvist på grund af Titans vejrsystem, hvor flydende kulbrinter, som metan, regn fra himlen.

Den geologiske proces bag disse klitter kan ligne dem, der ætser jordens kløfter og flodkanaler, ifølge den nye forskning. Ligesom regn langsomt skærer kløfter og kanaler på Jorden, Titans kulbrinteregn starter en proces, der begynder på toppen af ​​månens ækvatoriale bjergkæder og ender i dens vidtstrakte klitsletter og støvstorme.

Ved at analysere de mest detaljerede billeder af Titans ækvator til dato, undersøgelsens forfattere foreslår også, at klitterne dækker meget mere areal end tidligere antaget. Klitterne strækker sig tre millioner kvadratkilometer (mere end en million kvadrat miles) længere end tidligere skøn, svarende til ti Namib-ørkener, ifølge den nye forskning.

Fordi Titan har en nitrogenrig atmosfære, aktivt vejrsystem og organiske forbindelser på dets ansigt, dens overflade kunne være gæstfri over for liv eller dets præbiotiske bestanddele. At forstå de geologiske processer, der foregår der, kan hjælpe videnskabsmænd med at afdække, hvor livet kan være, sagde Jeremy Brossier fra Institut for Planetforskning i Berlin, Tyskland, og hovedforfatter af den nye undersøgelse.

Brossier sagde, at den nye undersøgelse styrker nogle tidlige hypoteser om Titans overflade og giver "meget stærke beviser" for, at vandis både er udsat på Titans ansigt og er til stede under hele klitdannelsesprocessen.

Tidlige glimt

Forskere kiggede først tæt på Titans overflade ved hjælp af Hubble-rumteleskopet i 1994. Forskere troede derefter, at den store, mørke områder omkring Titans ækvator var flydende kulbrintesøer.

År senere, Forskere ved nu, at de store mørke områder, der først blev spioneret af Hubble, ikke var søer, men faktisk vidstrakte sletter stribet af klitter. Den observation kom fra rumfartøjet Cassini, som blev lanceret i 1997, brændte op i Saturns øvre atmosfære i 2017, og bar instrumenter, der blev brugt til at kigge tæt på den iskolde månes overflade.

Et af disse enheder var Cassinis radarinstrument, SAR, som viste forskere formen af ​​Titans overflade ved at kaste radiobølger fra månens ansigt. Slå SAR til, og bjerge, dale, og endda kløfter kommer til syne.

Kortlægning af formen på Titans overflade er et afgørende første skridt i forståelsen af ​​de geologiske processer, der udspiller sig på dets iskalde landskab. Men ved at finde ud af, hvad disse overfladeegenskaber faktisk er lavet af - det være sig is, sten, sand eller andet materiale - er helt anderledes.

At gøre det, videnskabsmænd måtte bruge et andet instrument:VIMS. VIMS er som et kamera. Men i modsætning til de fleste kameraer, VIMS optager billeder i 352 forskellige farver og registrerer bølgelængder af lys mellem 300 og 5100 nanometer. Det menneskelige øje, til sammenligning, registrerer kun mellem 380 og 620 nanometer.

Ved at analysere disse bølgelængder kan forskerne udlede, hvad Titans overflade sandsynligvis er lavet af. Hver forbindelse reflekterer lys forskelligt, skabe en let signatur. Forskere som Brossier bruger disse lyssignaturer til at indsnævre, hvad en overfladefunktions øverste lag - det eneste lag VIMS kan se - er lavet af.

I laboratoriet, Brossier og hans kolleger modellerede forskellige blandinger af stoffer, der sandsynligvis er på Titans overflade, og vurderede deres spektrale egenskaber, eller lyssignaturer. De brugte den information til at bygge en model, der senere skulle guide dem gennem de forskellige lyssignaturer, der dukkede op, da VIMS tog billeder af Titans ækvator.

Hvordan blev Titans klitter dannet?

Ved at bruge de nye billeder fra VIMS, undersøgelsens forfattere foreslog en klitdannende geologisk proces, der begynder på toppen af ​​Titans ækvatoriale bjergkæder. der, Titans tætte atmosfære lægger hele tiden pels efter tyndt lag af organisk materiale, som et pudderagtigt lag nyfalden sne.

Den tynde belægning er rig på små, organiske molekyler kendt som tholiner, som registreres som meget reflekterende i Cassinis instrumenter. Brossier og hans kolleger brugte lyssignaturerne fra disse tholiner, sammen med vandis, at drille den geologiske proces, der producerer Titans klitter.

Den nye undersøgelse tyder på, at metanregn eroderer Titans bjergtoppe, skære kanaler ind i terrænet. Denne erosion skyller toliner og isstykker ned fra bjergtoppene til lavlandsbassiner, hvor de samler sig.

Titans vinde blæser derefter blandingernes mindre korn væk fra bassinerne og mod dets ækvatoriale klitsletter. Disse små korn akkumuleres for at danne Titans klitter.

Denne proces ligner, hvordan klitter dannes på Jorden, Brossier sagde, bortset fra de materialer, der i sidste ende udgør Titans klitter, kommer fra dens atmosfære. Det tykke, tætte skyer af organiske aerosoler føder lag efter lag af organisk materiale til Titans bjergtoppe, hvilken metanregn skyller væk og mod klitsletten.

Undersøgelsen giver stærke beviser for blotlagt vandis på nogle små områder og dens geologiske rolle i dannelsen af ​​Titans klitter, ifølge Brossier.

"Et af de mest omdiskuterede emner var arrangementet af vandis på Titans ækvator, " sagde Brossier, som tilføjede, at nogle forskere mente, at der ikke var nogen vandis blottet på Titans overflade overhovedet. "Vi har ikke kun fundet signaturer, der er kompatible med vandis i nogle få områder i denne undersøgelse, vi viste også, at vi nu har de nødvendige teknikker til at forstå Titans overflade."

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra AGU Blogs (http://blogs.agu.org), et fællesskab af blogs om jord- og rumvidenskab, vært af American Geophysical Union. Læs den originale historie her.