Bij de voorbereiding van Cassini's bezoek aan Saturnus 'maan Titan, verwachtten onderzoekers dat de plaats overspoeld zou worden met ethaan - een bijproduct van de afbraak van methaan. Het is mogelijk dat deze wolk in de zomer ethaan regent en in de winter condenseert rond de paal en zich ophoopt als ijs.
Cassini's visuele en infrarood mapping-spectrometer (VIMS) heeft een enorme ethaanwolk gedetecteerd die de noordpool van Titan omgeeft. De wolk kan ethaansneeuwvlokken in methaanmeren beneden sneeuwen.
De wolk is misschien de aanwijzing die nodig is bij het oplossen van een puzzel die wetenschappers heeft verward die tot nu toe weinig bewijs hebben gezien van een sluier van ethaanwolken en oppervlaktevloeistoffen die oorspronkelijk zo groot waren geacht om het hele oppervlak van Titan te bedekken met een 300 meter diepe oceaan .
Voordat de Cassini-Huygens-missie Titan in 2004 begon te bezoeken, "verwachtten we veel ethaan - enorme ethaanwolken op alle breedtegraden en uitgestrekte zeeën op het oppervlak van de gigantische maan Titan van Saturnus", zei planetair wetenschapper Caitlin Griffith van de Universiteit van Arizona.
Dat komt omdat ultraviolet zonlicht onomkeerbaar methaan afbreekt in de grotendeels stikstofatmosfeer van Titan. Ethaan is veruit het meest overvloedige bijproduct wanneer methaan afbreekt. Als methaan een bestanddeel van de atmosfeer is geweest gedurende de levensduur van 4,5 miljard jaar van Titan - en er was geen reden om te vermoeden dat dit niet zo was - zou de grote maan overspoeld worden met zeeën van ethaan, theoretiseerden wetenschappers.
NASA's Cassini-ruimtevaartuigradar vond op 22 juli jl. Op een flyby meren op de noordpoolgebieden van Titan. Maar "We weten nu dat het oppervlak van Titan grotendeels verstoken is van meren en oceanen", zei Griffith. Ze is lid van het in de UA gevestigde Cassini VIMS-team, onder leiding van professor Robert Brown van het Lunar and Planetary Lab van UA.
Het ontbrekende ethaan is des te mysterieuzer omdat Cassini-beelden suggereren dat andere, minder overvloedige, vaste neerslagen uit de fotochemische reacties in de atmosfeer van Titan duinen en over het oppervlak bedekte kraters hebben gevormd, zei Griffith.
VIMS deed de eerste detectie van Titan's enorme polaire ethaanwolk toen deze in december 2004, augustus 2005 en september 2005 Titan's hoge noordelijke breedtegraden op Cassini-flybys ontdekte.
VIMS ontdekte de cirruswolk als een heldere band op hoogtes tussen 30 km en 60 km aan de rand van de poolcirkel van Titan, tussen 51 graden en 69 graden noorderbreedte. VIMS zag slechts een deel van de wolk omdat het grootste deel van het noordpoolgebied in de winter in de schaduw ligt en pas in 2010 volledig verlicht zal zijn, merkte Griffith op.
"Onze waarnemingen impliceren dat oppervlakteafzettingen van ethaan specifiek aan de polen moeten worden gevonden, in plaats van wereldwijd verdeeld over de schijf van Titan, zoals eerder werd aangenomen," zei Griffith. "Dat verklaart mogelijk gedeeltelijk het gebrek aan vloeibare ethaanoceanen en wolken op de middelste en lagere breedtegraden van Titan."
'We denken dat ethaan nu regent of, als de temperaturen koel genoeg zijn, nu sneeuwt op de noordpool. Wanneer de seizoenen veranderen, verwachten we dat ethaan tijdens de winter op de zuidpool zal condenseren, 'zei Griffith. Als polaire omstandigheden zo koel zijn als voorspellingen zeggen, zou ethaan zich kunnen ophopen als poolijs.
Ethaan lost op in methaan, waarvan wetenschappers voorspellen dat het tijdens de koele winter uit de atmosfeer op de noordpool regent. "Tijdens de poolwinter verwachten we dat de laaglanden methaanmeren rijk zijn die rijk zijn aan ethaan," merkte Griffith op. 'Misschien zijn dit de meren die Cassini onlangs in beeld heeft gebracht.'
Als ethaan gedurende de gehele levensduur van Titan met het huidige tempo zou zijn geproduceerd, zou er in totaal twee kilometer ethaan over de polen zijn neergeslagen. Maar dat lijkt onwaarschijnlijk, zei Griffith.
Wetenschappers hebben geen direct bewijs voor poolkappen van ethaanijs. De noordpool van Titan is in de winter donker en Cassini-camera's moeten hem nog zien in gereflecteerd licht. Cassini-camera's hebben de zuidpool van Titan in beeld gebracht. "De morfologie die in die afbeeldingen te zien is, duidt niet op een poolkap van twee kilometer, maar de afbeeldingen vertonen wel stromingskenmerken", zei Griffith.
"We gaan de komende maanden meer polaire passen maken", voegde ze eraan toe. "Tegen het einde van volgend jaar zal Cassini het eerste polaire temperatuurprofiel van Titan hebben geregistreerd, wat ons zal vertellen hoe koud de pool is."
Griffith is de eerste auteur van het artikel "Evidence for a Polar Ethane Cloud on Titan", gepubliceerd in het huidige (15 september) nummer van Science. Paulo Pinteado en VIMS-teamleider Robert Brown van de UA en onderzoekers uit Frankrijk, het Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Californië, de U.S.Geological Survey, Cornell University, NASA Ames Research Center, Portugal en Duitsland zijn co-auteurs.
Griffith, Pinteado en Robert Kursinski van UA werkten eerder samen bij studies van de duizend mijl lange methaanwolken die Titan op zuidelijke breedtegraden omsluiten. Ze concludeerden uit het analyseren van VIMS-beelden dat deze sterk gelokaliseerde, convectieve wolken, die zijn samengesteld uit methaan, het gevolg zijn van zomerse verhitting zoals onweersbuien op aarde ontstaan.
Het VIMS-instrument is een afbeeldingsspectrometer die een speciale gegevensset produceert, een afbeeldingskubus genoemd. Er wordt tegelijkertijd een afbeelding van een object in veel kleuren gemaakt. Een gewone videocamera maakt beelden in drie primaire kleuren (rood, groen en blauw) en combineert ze om beelden te produceren die door het menselijk oog worden gezien. Het VIMS-instrument maakt beelden in 352 afzonderlijke golflengten of kleuren, die een rijk aan kleuren beslaan dat veel verder gaat dan die welke voor mensen zichtbaar zijn. Alle materialen reflecteren licht op een unieke manier. Dus moleculen van elk element of elke verbinding kunnen worden geïdentificeerd aan de hand van de golflengten die ze reflecteren of absorberen, hun "kenmerkende" spectra.
De Cassini-Huygens-missie is een samenwerkingsproject van NASA, de European Space Agency en de Italian Space Agency. Het Jet Propulsion Laboratory, een afdeling van het California Institute of Technology in Pasadena, Californië, beheert de missie voor NASA's Directoraat Wetenschapsmissie, Washington, D.C. De Cassini-orbiter en zijn twee ingebouwde camera's zijn ontworpen, ontwikkeld en geassembleerd in JPL. Het Spectrometer-team voor visuele en infraroodkaarten is gevestigd aan de Universiteit van Arizona in Tucson.
Oorspronkelijke bron: University of Arizona News Release
