Cassini afslører overraskelser med Titans søer

På sin sidste forbiflyvning af Saturns største måne i 2017, NASAs Cassini-rumfartøj indsamlede radardata, der afslørede, at de små flydende søer på Titans nordlige halvkugle er overraskende dybe, placeret på toppen af ​​bakker og fyldt med metan.

De nye resultater, udgivet 15. april i Natur astronomi , er den første bekræftelse af, hvor dybe nogle af Titans søer er (mere end 300 fod, eller 100 meter) og deres sammensætning. De giver ny information om den måde flydende metan regner på, fordamper fra og siver ind i Titan - det eneste planetlegeme i vores solsystem bortset fra Jorden, der vides at have stabil væske på sin overflade.

Forskere har vidst, at Titans hydrologiske cyklus fungerer på samme måde som Jordens - med en stor forskel. I stedet for at vand fordamper fra havene, danner skyer og regn, Titan gør det hele med metan og ethan. Vi har en tendens til at tænke på disse kulbrinter som en gas på Jorden, medmindre de er under tryk i en tank. Men Titan er så kold, at de opfører sig som væsker, som benzin ved stuetemperatur på vores planet.

Forskere har vidst, at de meget større nordlige have er fyldt med metan, men at finde de mindre nordlige søer fyldt for det meste med metan var en overraskelse. Tidligere, Cassini-data målte Ontario Lacus, den eneste større sø på Titans sydlige halvkugle. Der fandt de en nogenlunde lige blanding af metan og ethan. Ethan er lidt tungere end metan, med flere kulstof- og brintatomer i sin sammensætning.

"Hver gang vi gør opdagelser på Titan, Titan bliver mere og mere mystisk, " sagde hovedforfatter Marco Mastrogiuseppe, Cassini radarforsker ved Caltech i Pasadena, Californien. "Men disse nye målinger hjælper med at give et svar på nogle få nøglespørgsmål. Vi kan faktisk nu bedre forstå Titans hydrologi."

Tilføjelse til Titans mærkværdigheder, med sine jordlignende træk udskåret af eksotiske materialer, er det faktum, at hydrologien på den ene side af den nordlige halvkugle er helt anderledes end den på den anden side, sagde Cassini-videnskabsmand og medforfatter Jonathan Lunine fra Cornell University i Ithaca, New York.

"Det er, som om du kiggede ned på Jordens nordpol og kunne se, at Nordamerika havde helt andre geologiske omgivelser for væskelegemer, end Asien har, sagde Lunine.

På den østlige side af Titan, der er store hav med lav højde, kløfter og øer. På den vestlige side:små søer. Og de nye målinger viser, at søerne ligger på toppen af ​​store bakker og plateauer. De nye radarmålinger bekræfter tidligere fund om, at søerne er langt over havets overflade, men de fremmaner et nyt billede af landformer – som mesas eller buttes – der stikker hundredvis af fod over det omgivende landskab, med dybe flydende søer på toppen.

Den kendsgerning, at disse vestlige søer er små - kun snesevis af kilometer på tværs - men meget dybe, fortæller også forskerne noget nyt om deres geologi:Det er det bedste bevis endnu på, at de sandsynligvis er dannet, da det omgivende grundfjeld af is og faste organiske stoffer kemisk opløste og kollapsede. På jorden, lignende vandsøer er kendt som karstiske søer. Forekommer i områder som Tyskland, Kroatien og USA, de dannes, når vand opløser kalkstens grundfjeld.

Sideløbende med undersøgelsen af ​​dybe søer, et andet papir i Nature Astronomy hjælper med at opklare mere af mysteriet om Titans hydrologiske cyklus. Forskere brugte Cassini-data til at afsløre, hvad de kalder forbigående søer. Forskellige sæt observationer - fra radar og infrarøde data - ser ud til at vise, at væskeniveauerne er væsentligt ændrede.

Den bedste forklaring er, at der var nogle sæsonbetingede ændringer i overfladevæsken, sagde hovedforfatter Shannon MacKenzie, planetforsker ved Johns Hopkins Applied Physics Laboratory i Laurel, Maryland. "En mulighed er, at disse forbigående træk kunne have været mere lavvandede væskemasser, der i løbet af sæsonen fordampede og infiltrerede i undergrunden, " hun sagde.

Disse resultater og resultaterne fra Nature Astronomy papiret om Titans dybe søer understøtter ideen om, at kulbrinteregn føder søerne, som derefter kan fordampe tilbage til atmosfæren eller dræne ud i undergrunden, efterlader reservoirer med væske opbevaret nedenfor.

Cassini, som ankom til Saturn-systemet i 2004 og afsluttede sin mission i 2017 ved bevidst at kaste sig ind i Saturns atmosfære, kortlagt mere end 620, 000 kvadrat miles (1,6 millioner kvadratkilometer) flydende søer og have på Titans overflade. Det gjorde arbejdet med radarinstrumentet, som sendte radiobølger ud og opsamlede et retursignal (eller ekko), der gav information om terrænet og væskelegemernes dybde og sammensætning, sammen med to billeddannelsessystemer, der kunne trænge ind i månens tykke atmosfæriske dis.

De afgørende data for den nye forskning blev indsamlet på Cassinis sidste tætte forbiflyvning af Titan, den 22. april, 2017. Det var missionens sidste kig på månens mindre søer, og holdet fik mest muligt ud af det. Det var en unik udfordring at samle ekkoer fra overfladen af ​​små søer, mens Cassini lynede af Titan.

"Dette var Cassinis sidste hurra på Titan, og det var virkelig en bedrift, sagde Lunine