De Cassini-missie naar Saturnus en zijn manen sloten af in 2017, toen het ruimtevaartuig de gasreus in stortte om zijn einde te bereiken. Maar er zijn nog steeds veel gegevens van de missie om wetenschappers bezig te houden. Een team van wetenschappers die met Cassini-gegevens werken, heeft een verrassende ontdekking gedaan: de met methaan gevulde meren van Titan zijn veel dieper en vreemder dan verwacht.
Titan is een ongewone wereld. Het is het enige lichaam, behalve de aarde, dat vloeistof op het oppervlak heeft. Wetenschappers vermoeden dat sommige andere manen van het zonnestelsel, zoals Enceladus en Europa, vloeibare oceanen hebben. Maar die oceanen zijn ondergrondse wateroceanen. Alleen Titan heeft meren met vloeibare koolwaterstoffen.
Tijdens Cassini's laatste flyby van Titan richtte het zijn radar op enkele van de vloeibare meren van de maan. Uit de gegevens blijkt dat die meren tot 100 meter diep zijn. De gegevens van die laatste dagen werpen ook nieuw licht op de koolwaterstofcyclus van Titan.
De studie waarin deze resultaten worden beschreven, is afkomstig uit twee artikelen die zijn gepubliceerd in Nature Astronomy. De eerste is "Diepe en methaanrijke meren op Titan." In die studie is hoofdauteur Marco Mastrogiuseppe, Cassini-radarwetenschapper bij Caltech in Pasadena, Californië, te zien. De tweede studie belde
"Een pleidooi voor seizoensveranderingen in het merengebied van Titan", zegt hoofdauteur Shannon MacKenzie, planetair wetenschapper bij het Johns Hopkins Applied Physics Laboratory in Laurel, Maryland.
Over die diepe meren
Gegevens van de Voyager-sondes gaven ons onze eerste aanwijzing dat Titan vloeibare meren had. Maar die gegevens waren slechts inferieur: het toonde aan dat Titan de juiste voorwaarden had om te bestaan. Koolwaterstoffen moeten in vloeibare toestand zeer koud zijn. Nadat de Hubble-ruimtetelescoop op gang kwam, gaven we direct aan dat de meren er rond 1995 waren. Andere waarnemingen ondersteunden het idee ook.
Maar in de begindagen van de hypothese van de Titan Lakes wisten we niet zeker of het meren of veel grotere oceanen bevatte. Cassini arriveerde in 2004 in Saturnus en hoewel hij niet meteen vloeibare meren zag, vond hij ze uiteindelijk bij de polen, waar wetenschappers vermoedden dat ze zouden kunnen bestaan.
Sindsdien zijn er veel meren en zeeën gevonden op Titan en er zijn veel afbeeldingen van.
"Elke keer dat we ontdekkingen doen op Titan, wordt Titan steeds mysterieuzer."
Marco Mastrogiuseppe, hoofdauteur en Cassini-radarwetenschapper bij Caltech in Pasadena, Californië.
Wetenschappers hebben veel over Titan geleerd, vooral van de Cassini-missie. Maar deze nieuwe studies gaan nog verder. En ze vertellen ons veel meer dan alleen de diepten van de koolwaterstofzeeën van Titan.
We wisten al dat de noordelijke zeeën gevuld waren met methaan. Maar wetenschappers waren verrast toen ze ontdekten dat de veel kleinere meren daar ook vol methaan zaten, waar ze ethaan verwachtten, een zwaardere koolwaterstof. De resultaten werpen nieuw licht op de koolwaterstofcyclus van Titan.
De koolwaterstofcyclus op Titan werkt op dezelfde manier als de hydrologische cyclus op aarde. In beide gevallen vormt verdamping wolken die uiteindelijk naar de oppervlakte vallen en rivieren vormen die in koolwaterstofmeren stromen. Op Titan wordt vloeistof verdampt in de buurt van de equatoriale gebieden en vervolgens afgezet als vloeistof in de poolgebieden.
"Elke keer dat we ontdekkingen doen op Titan, wordt Titan steeds mysterieuzer", zegt hoofdauteur Marco Mastrogiuseppe, Cassini-radarwetenschapper bij Caltech in Pasadena, Californië. “Maar deze nieuwe metingen helpen om een paar kernvragen te beantwoorden. We kunnen de hydrologie van Titan nu echt beter begrijpen. '
Maar wacht. Het wordt vreemder.
Titan is gewoon raar. Het heeft landkenmerken die op dezelfde manier zijn uitgehouwen als op aarde, maar met vloeibare koolwaterstoffen. Maar het is op veel raadselachtige manieren anders. Uit de nieuwe gegevens blijkt dat de koolwaterstofcyclus aan de ene kant van het noordpoolgebied anders is dan aan de andere kant.
Aan de westkant van Titan zijn er kleine meren, waarvan sommige niet groter zijn dan 10 mijlen breed. Ze zijn boven zeeniveau, bovenop grote heuvels en plateaus. De gegevens schetsen een buitenaards beeld van mesa's en buttes die honderden meters boven de omgeving uitsteken, met bovenop diepe koolwaterstofmeren.
De oostkant van Titan heeft echter laaggelegen grote zeeën, met canyons en eilanden. Waarom zo anders?
"Het is alsof je neerkijkt op de noordpool van de aarde en kon zien dat Noord-Amerika een compleet andere geologische omgeving voor vloeibare lichamen had dan Azië", zegt co-auteur Jonathan Lunine, Cassini-wetenschapper van Cornell University.
Het komt misschien neer op de onderliggende geologie. Wetenschappers denken dat ze zijn ontstaan toen het omringende gesteente van ijs en vaste organische stoffen chemisch oploste en instortte. Het lijkt op sommige aardse gebieden in Duitsland, de VS en andere plaatsen, waar kenmerken genaamd karstische meren ontstaan wanneer water kalksteenbodem oplost.
De nieuwe gegevens laten ook zien dat Titan mogelijk voorbijgaande meren heeft. Zowel radar- als infraroodgegevens tonen deze meren, waarbij hun vloeistofniveaus in korte tijd aanzienlijk fluctueren. Shannon MacKenzie, hoofdauteur van
"Het pleidooi voor seizoensgebonden veranderingen van het oppervlak in het merengebied van Titan" is van mening dat seizoensgebonden veranderingen deze voorbijgaande meren verklaren.
"Een mogelijkheid is dat deze voorbijgaande kenmerken ondieper vloeistof kunnen zijn die in de loop van het seizoen zijn verdampt en in de ondergrond zijn geïnfiltreerd," zei ze.
Alles bij elkaar geven beide documenten een beeld van de koolwaterstofcyclus op Titan, waar koolwaterstofregens de meren voeden, die vervolgens onderhevig zijn aan verdamping. Maar niet alleen verdamping; een deel van de vloeistof sijpelt waarschijnlijk in de ondergrond, waardoor reservoirs met vloeibare koolwaterstoffen onder het oppervlak achterblijven.
De oppervlaktekenmerken van Titan zijn gehuld in de dikke, visueel ondoordringbare atmosfeer van de maan. De gegevens achter deze onderzoeken werden grotendeels verzameld met behulp van radar, waarvan een groot deel werd verkregen tijdens Cassini's laatste close flyby of the Moon in april 2017. Het Cassini-team wist dat dit hun laatste kans was om naar de kleine meren van Titan te kijken, en ze hebben het gevoel dat ze de het beste ervan.
"Dit was Cassini's laatste hoera op Titan, en het was echt een prestatie", zei Lunine.
Bronnen:
- Persbericht: Cassini van NASA onthult verrassingen met Titan's Lakes
- Onderzoeksartikel: een pleidooi voor seizoensgebonden veranderingen van het oppervlak in het merengebied van Titan
- Onderzoekspaper: Diepe en methaanrijke meren op Titan
