Cassini udforsker ringlignende formationer omkring Titans søer

Ved hjælp af observationer fra det internationale Cassini-rumfartøj, videnskabsmænd har udforsket de ringlignende høje, der omkranser nogle af de pools, der findes ved polerne på Saturns største måne, Titan. Undersøgelsen afslører mere om, hvordan disse funktioner er dannet.

NASA/ESA/ASI Cassini-Huygens-missionen tilbragte 13 år i det saturnske system, med Cassini-rumfartøjet, der bærer ESA's Huygens-sonde, som landede på den iskolde måne i 2005. Under Cassinis rundtur i Saturn og dens måner, den foretog mere end 100 forbiflyvninger af Titan, afslører omkring 650 søer og have i Titans polarområder - 300 af dem er i det mindste delvist fyldt med en flydende blanding af metan og ethan.

De fleste af Titans mindre søer er karakteriseret som skarpkantede lavninger, enten tom eller fuld, med relativt flade gulve, dybder på op til 600 m, og stejle, smalle ydre fælge ca. 1 km i bredden.

Nogle søer, imidlertid, er omgivet af volde:ringformede høje, der strækker sig over snesevis af km fra en søs kystlinje. I modsætning til fælge, disse volde omslutter fuldstændig deres værtssø.

"Danningen af ​​Titans søer, og deres omgivende træk, forbliver et åbent spørgsmål, " siger Anezina Solomonidou, en ESA-forsker ved European Space Astronomy Center (ESAC) nær Madrid, Spanien, og hovedforfatter af en ny undersøgelse af Titans volde.

"Volde kan indeholde vigtige spor om, hvordan Titans søfyldte polarområder blev det, vi ser i dag. Tidligere forskning afslørede deres eksistens, men hvordan er de dannet?"

Solomonidou og hendes samarbejdspartnere kombinerede spektral- og radardata fra Cassini for første gang for at udforske fem regioner nær Titans nordpol med fyldte søer og hævede volde, og tre tomme søer fra en nærliggende region. Søerne var mellem 30 og 670 kvadratkilometer store, og var helt omgivet af 200 til 300 m høje volde, der spredte sig udad fra søens omkredse i op til 30 km.

Observationerne blev indsamlet af Cassini gennem årene under Titan flybys med Visual and Infrared Mapping Spectrometer (VIMS), som sonderer det øverste lag af overfladen (tiere af μm), og med RADAR-instrumentet, som kan trænge længere ind, ned til snesevis af cm, afhængig af overfladematerialets egenskaber. Sidstnævnte blev brugt i både sin radiometritilstand og ved brug af sin Synthetic Aperture Radar (SAR) Imager.

"Spektraldataene viste, at volde har en anden sammensætning i forhold til deres omgivelser, " tilføjer Solomonidou.

"Gulvene i tomme søer, vi studerede, ser også ud til at være spektralt lig voldene, antyder, at både tomme bassiner og volde kan laves af, eller belagt med, lignende materiale, og kan således være dannet på lignende måde."

Voldens emissivitet, som undersøgt af medforfatter Alice Le Gall fra UVSQs LATMOS-laboratorium i Paris, Frankrig, lignede også en anden vigtig og udbredt funktion set på Titan, som videnskabsmænd omtaler som labyrint terræn. Et labyrint-lignende landskab med forskellige kanaler dannet af fluvial erosion over tid, labyrint terræn mistænkes for at være rigt på organiske stoffer, frem for lavet af vandis. Den observerede lighed antyder, at volde kan være rige på organiske stoffer, også.

"volde er også konsekvent komplette:mens fælge og andre funktioner er blevet slidt væk og brudt op over tid, volde omkranser altid deres sø, " tilføjede Le Gall. "Dette hjælper os med at begrænse scenarierne for, hvordan de kunne have dannet sig."

Den nye undersøgelse foreslår to mulige mekanismer, hvor sådanne volde kan skabes:enten en proces, der involverer en undergrund, der er mættet med grundvand, givet højdeforskellene mellem de tomme søbunde og de fyldte søer, eller en, hvor bassinet og skorpen, der omgiver en sø, først hærder og derefter tømmes for luft, fører søen til at sive ned i undergrunden, og efterlader et område af søbassinet, der rager ud over det omgivende terræn for at danne en vold.

Den observerede fuldstændighed af voldene giver yderligere indsigt sammenlignet med de mere nedbrudte bassinkanter. Hvis fælge er lavet af svagere materiale end volde, så skal voldene være forholdsvis gamle for at fremstå som de gør. I dette scenarie, en sø ville dannes, efterfulgt af en vold, og så en fælg, som ikke er i stand til at modstå erosion på grund af sin svagere sammensætning.

Imidlertid, hvis fælge og volde er lavet af samme materiale, så kan volde være forholdsvis unge:et bassin ville dannes, med restmateriale trukket ind i fælge og så efterfølgende ind i større volde. Dette sidstnævnte scenarie ville betyde, at vold-afgrænsede søer er blandt de yngste på Titan, da de endnu ikke har set deres vold eroderet og fjernet.

"Det er svært at indsnævre den nøjagtige mekanisme for, hvordan disse volde dannes, men med mere forskning kommer en stigende forståelse af spændende kroppe som Titan, " tilføjede Solomonidou.

"Analysen af ​​Cassini-data fra Saturns iskolde måner, især ved kombination af data fra flere instrumenter, er yderst relevant for at forberede JUICE-missionen, der vil udforske Jupiters iskolde måner, " sagde medforfatter Olivier Witasse, som også er projektforsker for ESA's JUICE-mission.

"Selv om Titan er enestående, med søer og regn, der ikke findes i Jupiters måner, at vide mere om Titan tilføjer meget til vores forståelse af Solsystemets iskolde måner samlet."

Fremtidige missioner vil yderligere undersøge det ydre solsystem - JUICE, for eksempel, vil lancere i 2022 og tage af sted for at udforske Jupiter-systemet, mens NASA planlægger at sende endnu en mission, Guldsmed, specifikt til Titan i midten til slutningen af ​​2020'erne. Med næste generations rumfartøjer klar til at afsløre mere om de iskolde måner omkring de gigantiske planeter i vores solsystem, videnskabsmænd ser frem til at afsløre hemmelighederne om, hvordan disse fascinerende objekter blev dannet og udviklet sig.

"Spektral- og emissivitetsanalyse af de hævede volde omkring Titans nordlige søer, " af A. Solomonidou et al. er udgivet i Icarus .