Het Cassini-ruimtevaartuig heeft vreemde gegevens ontvangen van de maan Titan van Saturnus, en wetenschappers zullen spoedig testen of er "ijsbergen" van aard kunnen zijn, blokken koolwaterstofijs die op het oppervlak van de meren drijven en de zeeën van vloeibare koolwaterstof.
"Een van de meest intrigerende vragen over deze meren en zeeën is of ze een exotische levensvorm zouden kunnen herbergen", zegt Jonathan Lunine, een co-auteur van papier en Cassini interdisciplinaire Titan-wetenschapper aan de Cornell University, Ithaca, NY. "En de vorming van drijvend koolwaterstofijs biedt een kans voor interessante chemie langs de grens tussen vloeibaar en vast, een grens die mogelijk van belang is geweest bij het ontstaan van het aardse leven. '
Titan is het enige andere lichaam naast de aarde in ons zonnestelsel met stabiele vloeistoflichamen op het oppervlak. Maar op Titan is het te koud om water vloeibaar te maken, dus koolwaterstoffen zoals ethaan en methaan vullen daar meren en zeeën, en wetenschappers hebben vastgesteld dat er zelfs een waarschijnlijke cyclus van neerslag en verdamping is waarbij koolwaterstoffen betrokken zijn.
Ethaan en methaan zijn organische moleculen, waarvan wetenschappers denken dat ze bouwstenen kunnen zijn voor de complexere chemie waaruit het leven is voortgekomen.
Cassini heeft een enorm netwerk van deze koolwaterstofzeeën gezien die het noordelijk halfrond van Titan bedekken, terwijl een meer sporadische reeks meren zich op het zuidelijk halfrond bevindt.
Er werd lang gedacht dat Titan of meren in zeeën zaten sinds Voyager 1 en 2 in het begin van de jaren tachtig langs het Saturnus-systeem vlogen. Maar met de dikke atmosfeer van Titan werd er pas in 1995 direct bewijs verkregen tijdens observaties van de Hubble-ruimtetelescoop. De Cassini-missie heeft veel van deze vloeistoffen op Titan in beeld gebracht en in kaart gebracht.
Het Cassini-ruimtevaartuig heeft gemengde metingen gekregen in de reflectiviteit van de oppervlakken van meren op Titan. Een glad oppervlak of vloeistoffen bezaaid met stukjes ijs zou een mogelijke verklaring kunnen zijn voor de metingen.
Tot nu toe gingen Cassini-wetenschappers ervan uit dat Titan-meren geen drijvend ijs zouden hebben, omdat vast methaan dichter is dan vloeibaar methaan en zou zinken. Maar een nieuw model beschouwt de interactie tussen de meren en de atmosfeer, wat resulteert in verschillende mengsels van composities, zakken stikstofgas en veranderingen in temperatuur. Het resultaat, ontdekten wetenschappers, is dat winterijs zal drijven in de methaan- en ethaanrijke meren en zeeën van Titan als de temperatuur onder het vriespunt van methaan ligt - minus 297 graden Fahrenheit (90,4 kelvin). De wetenschappers realiseerden zich dat alle soorten ijs waarvan ze dachten dat ze zouden drijven, zouden bestaan als ze voor minstens 5 procent uit 'lucht' zouden bestaan, wat een gemiddelde samenstelling is voor jong zee-ijs op aarde. ("Air" op Titan heeft aanzienlijk meer stikstof dan aardse lucht en bijna geen zuurstof.)
Als de temperatuur slechts een paar graden daalt, zal het ijs zinken vanwege de relatieve hoeveelheden stikstofgas in de vloeistof versus de vaste stof. Temperaturen dicht bij het vriespunt van methaan kunnen leiden tot zowel drijvend als zinkend ijs - dat wil zeggen een koolwaterstofijskorst boven de vloeistof en blokken koolwaterstofijs op de bodem van de bodem van het meer. Wetenschappers zijn er nog niet helemaal achter welke kleur het ijs zou zijn, hoewel ze vermoeden dat het kleurloos zou zijn, zoals het op aarde is, misschien getint roodbruin uit de atmosfeer van Titan.
"We weten nu dat het mogelijk is om methaan- en ethaanrijk ijs op Titan te laten bevriezen in dunne blokken die samenvloeien als het kouder wordt - vergelijkbaar met wat we zien bij Arctisch zee-ijs aan het begin van de winter," zei Jason Hofgartner , eerste auteur op het papier en een natuurwetenschappelijke en technische onderzoeksraad van Canada geleerde aan Cornell. "We willen rekening houden met deze omstandigheden als we ooit besluiten het Titan-oppervlak ooit te verkennen."
Het radarinstrument van Cassini kan dit model testen door te kijken wat er gebeurt met de weerkaatsing van het oppervlak van deze meren en zeeën. Een opwarming van het koolwaterstofmeer in het vroege voorjaar, zoals de noordelijke meren van Titan beginnen te doen, kan meer reflecterend worden naarmate het ijs naar de oppervlakte stijgt. Dit zou een ruwere oppervlaktekwaliteit opleveren die meer radio-energie terugbrengt naar Cassini, waardoor het er helderder uitziet. Naarmate het weer warmer wordt en het ijs smelt, zal het meeroppervlak pure vloeistof zijn en zal het voor de Cassini-radar donkerder worden.
"Cassini's verlengde verblijf in het Saturnus-systeem geeft ons een ongekende kans om de effecten van seizoensveranderingen bij Titan te bekijken", zegt Linda Spilker, Cassini-projectwetenschapper bij NASA's Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Californië. "We zullen een kans hebben om te zien als de theorieën kloppen. '
Bron: NASA / JPL
