Met behulp van de nu complete Cassini-dataset, Cornell-astronomen hebben een nieuwe wereldwijde topografische kaart van Saturnusmaan Titan gemaakt die nieuwe vensters heeft geopend om de vloeistofstromen en het terrein te begrijpen. Twee nieuwe papieren, gepubliceerd op 2 december in Geophysical Review Letters, beschrijf de kaart en de ontdekkingen die eruit voortkomen.

Het maken van de kaart duurde ongeveer een jaar, volgens promovendus Paul Corlies, eerste auteur over "Titan's Topography and Shape aan het einde van de Cassini-missie." De kaart combineert alle topografische gegevens van Titan uit meerdere bronnen. Aangezien slechts ongeveer 9 procent van Titan is waargenomen in topografie met een relatief hoge resolutie, met 25-30 procent van de topografie afgebeeld in een lagere resolutie, de rest van de maan werd in kaart gebracht met behulp van een interpolatie-algoritme en een wereldwijd minimalisatieproces, die fouten verminderd, zoals die welke voortvloeien uit de locatie van ruimtevaartuigen.

De kaart onthulde verschillende nieuwe functies op Titan, inclusief nieuwe bergen, geen hoger dan 700 meter. De kaart biedt ook een globaal overzicht van de hoogte- en dieptepunten van de topografie van Titan, waarmee de wetenschappers konden bevestigen dat twee locaties in het equatoriale gebied van Titan in feite depressies zijn die ofwel oud, gedroogde zeeën of cryovulkanische stromen.

De kaart onthulde ook dat Titan een beetje platter – meer afgeplat – is dan eerder bekend was, wat suggereert dat er meer variabiliteit is in de dikte van Titan's korst dan eerder werd gedacht.

"Het belangrijkste punt van het werk was om een ​​kaart te maken voor gebruik door de wetenschappelijke gemeenschap, " zei Corlies; binnen 30 minuten nadat de dataset online beschikbaar was, hij begon vragen te krijgen over hoe het te gebruiken. De dataset is te downloaden in de vorm van de geobserveerde data, evenals die gegevens plus geïnterpoleerde gegevens die niet werden waargenomen. De kaart zal belangrijk zijn voor degenen die het klimaat van Titan modelleren, de vorm en zwaartekracht van Titan bestuderen, en testen van interieurmodellen, evenals voor degenen die morfologische landvormen op Titan willen begrijpen.

Andere Cornell-auteurs op het papier zijn senior auteur Alex Hayes, assistent-professor sterrenkunde, promovendus Samuel Birch en onderzoeksmedewerker Valerio Poggiali.

Het tweede papier, "Topografische beperkingen op de evolutie en connectiviteit van Titan's Lacustrine Basins, " vindt drie belangrijke resultaten met behulp van de topografische gegevens van de nieuwe kaart. Het team omvatte Hayes, Corlies, Berk, Poggiali, onderzoeksmedewerker Marco Mastrogiuseppe en Roger Michaelides '15.

Het eerste resultaat is dat de drie zeeën van Titan een gemeenschappelijk equipotentiaaloppervlak delen, wat betekent dat ze een zeeniveau vormen, net zoals de oceanen van de aarde doen. Ofwel omdat er stroming is door de ondergrond tussen de zeeën of omdat de kanalen ertussen genoeg vloeistof doorlaten, de oceanen op Titan bevinden zich allemaal op dezelfde hoogte.

"We meten de hoogte van een vloeistofoppervlak op een ander lichaam 10 astronomische eenheden verwijderd van de zon met een nauwkeurigheid van ongeveer 40 centimeter. Omdat we zo'n verbazingwekkende nauwkeurigheid hebben, konden we zien dat tussen deze twee zeeën de hoogte ongeveer 11 meter, ten opzichte van het massamiddelpunt van Titan, consistent met de verwachte verandering in het zwaartekrachtpotentieel. We meten de geoïde van Titan. Dit is de vorm die het oppervlak zou aannemen onder invloed van zwaartekracht en rotatie alleen, wat dezelfde vorm is die de oceanen van de aarde domineert, ' zei Hayes.

Het tweede resultaat van de paper bewijst een hypothese die Hayes naar voren bracht in zijn eerste paper, in graduate school:dat de meren van Titan met elkaar communiceren via de ondergrond. Hayes en zijn team hebben de hoogte gemeten van meren die gevuld zijn met vloeistof en van meren die nu droog zijn. en ontdekte dat meren honderden meters boven zeeniveau bestaan, en dat binnen een stroomgebied, de bodems van de lege meren zijn allemaal hoger gelegen dan de gevulde meren in hun omgeving.

"We zien geen lege meren onder de lokale gevulde meren omdat, als ze onder dat niveau kwamen, ze zouden zelf gevuld worden. Dit suggereert dat er stroming in de ondergrond is en dat ze met elkaar communiceren, "zei Hayes. "Het vertelt ons ook dat er vloeibare koolwaterstoffen zijn opgeslagen op de ondergrond van Titan."

Het eindresultaat van de krant roept een nieuw mysterie op voor Titan. Onderzoekers ontdekten dat de overgrote meerderheid van de meren van Titan zich in scherpgerande depressies bevinden die "letterlijk lijken alsof je een koekjesvormer hebt genomen en gaten in het oppervlak van Titan hebt uitgesneden, " zei Hayes. De meren zijn omgeven door hoge bergkammen, op sommige plaatsen honderden meters hoog.

De meren lijken te zijn gevormd zoals karst op aarde is, in plaatsen zoals de Florida Everglades, waar het onderliggende materiaal oplost en het oppervlak instort, gaten in de grond vormen. De meren op Titan, zoals de karst van de aarde, zijn topografisch gesloten, zonder in- of uitstroomkanalen. Maar aarde karst heeft geen scherpe, opstaande randen.

De vorm van de meren duidt op een proces dat uniforme terugtrekking van steile hellingen wordt genoemd, waar de grenzen van de meren telkens met een constante hoeveelheid uitbreiden. Het grootste meer in het zuiden, bijvoorbeeld, ziet eruit als een reeks kleinere lege meren die zijn samengesmolten of samengesmolten tot één groot kenmerk.

"Maar als deze dingen naar buiten groeien, betekent dat dat je de velgen de hele tijd vernietigt en opnieuw maakt en dat de velgen mee naar buiten bewegen? Het begrijpen van deze dingen is naar mijn mening de spil in het begrijpen van de evolutie van de poolbekkens op Titan, ' zei Hayes.