Tijdens zijn laatste vlucht langs de grootste maan van Saturnus in 2017, NASA's Cassini-ruimtevaartuig verzamelde radargegevens die onthullen dat de kleine vloeibare meren op het noordelijk halfrond van Titan verrassend diep zijn, hoog op heuvels en gevuld met methaan.

De nieuwe bevindingen, gepubliceerd op 15 april in Natuurastronomie , zijn de eerste bevestiging van hoe diep sommige meren van Titan zijn (meer dan 300 voet, of 100 meter) en hun samenstelling. Ze geven nieuwe informatie over de manier waarop vloeibaar methaan regent, verdampt van en sijpelt in Titan - het enige planetaire lichaam in ons zonnestelsel behalve de aarde waarvan bekend is dat het stabiele vloeistof op het oppervlak heeft.

Wetenschappers weten dat de hydrologische cyclus van Titan op dezelfde manier werkt als die van de aarde, met één groot verschil. In plaats van water dat uit zeeën verdampt, wolken en regen vormen, Titan doet het allemaal met methaan en ethaan. We hebben de neiging om deze koolwaterstoffen te zien als een gas op aarde, tenzij ze onder druk staan ​​in een tank. Maar Titan is zo koud dat ze zich als vloeistoffen gedragen, zoals benzine op kamertemperatuur op onze planeet.

Wetenschappers weten dat de veel grotere noordelijke zeeën gevuld zijn met methaan, maar het was een verrassing om de kleinere noordelijke meren te vinden die grotendeels gevuld waren met methaan. Eerder, Cassini-gegevens hebben Ontario Lacus gemeten, het enige grote meer op het zuidelijk halfrond van Titan. Daar vonden ze een ongeveer gelijke mix van methaan en ethaan. Ethaan is iets zwaarder dan methaan, met meer koolstof- en waterstofatomen in zijn samenstelling.

"Elke keer als we ontdekkingen doen op Titan, Titan wordt steeds mysterieuzer, " zei hoofdauteur Marco Mastrogiuseppe, Cassini radarwetenschapper bij Caltech in Pasadena, Californië. "Maar deze nieuwe metingen helpen een antwoord te geven op een paar belangrijke vragen. We kunnen de hydrologie van Titan nu beter begrijpen."

Toe te voegen aan de eigenaardigheden van Titan, met zijn aardachtige kenmerken gesneden door exotische materialen, is het feit dat de hydrologie aan de ene kant van het noordelijk halfrond totaal anders is dan die aan de andere kant, zei Cassini-wetenschapper en co-auteur Jonathan Lunine van de Cornell University in Ithaca, New York.

"Het is alsof je neerkijkt op de noordpool van de aarde en kon zien dat Noord-Amerika een heel andere geologische omgeving had voor vloeistoflichamen dan Azië, ' zei Lunine.

Aan de oostkant van Titan, er zijn grote zeeën met lage ligging, canyons en eilanden. Aan de westelijke kant:kleine meren. En de nieuwe metingen laten de meren zien die bovenop grote heuvels en plateaus liggen. De nieuwe radarmetingen bevestigen eerdere bevindingen dat de meren ver boven zeeniveau liggen, maar ze roepen een nieuw beeld op van landvormen - zoals mesa's of buttes - die honderden meters boven het omringende landschap uitsteken, met daarbovenop diepe vloeibare meren.

Het feit dat deze westelijke meren klein zijn - slechts tientallen kilometers breed - maar erg diep, vertelt wetenschappers ook iets nieuws over hun geologie:het is het beste bewijs tot nu toe dat ze waarschijnlijk zijn gevormd toen het omringende gesteente van ijs en vaste organische stoffen chemisch oploste en instortte. Op aarde, soortgelijke watermeren staan ​​bekend als karstmeren. Komt voor in gebieden als Duitsland, Kroatië en de Verenigde Staten, ze vormen wanneer water kalksteenbodem oplost.

Naast het onderzoek naar diepe meren, een tweede artikel in Nature Astronomy helpt bij het ontrafelen van meer van het mysterie van de hydrologische cyclus van Titan. Onderzoekers gebruikten Cassini-gegevens om te onthullen wat zij tijdelijke meren noemen. Verschillende reeksen waarnemingen - van radar- en infraroodgegevens - lijken aan te tonen dat de vloeistofniveaus aanzienlijk zijn veranderd.

De beste verklaring is dat er een seizoengebonden verandering was in de oppervlaktevloeistoffen, zei hoofdauteur Shannon MacKenzie, planetaire wetenschapper aan het Johns Hopkins Applied Physics Laboratory in Laurel, Maryland. "Een mogelijkheid is dat deze voorbijgaande kenmerken ondiepere vloeistoflichamen kunnen zijn die in de loop van het seizoen zijn verdampt en in de ondergrond zijn geïnfiltreerd, " ze zei.

Deze resultaten en de bevindingen van het Nature Astronomy-artikel over de diepe meren van Titan ondersteunen het idee dat koolwaterstofregen de meren voedt, die dan weer in de atmosfeer kan verdampen of in de ondergrond kan wegvloeien, het verlaten van reservoirs van vloeistof hieronder opgeslagen.

Cassini, die in 2004 in het Saturnus-stelsel arriveerde en zijn missie in 2017 beëindigde door zich opzettelijk in de atmosfeer van Saturnus te storten, meer dan 620 in kaart gebracht, 000 vierkante mijl (1,6 miljoen vierkante kilometer) vloeibare meren en zeeën op het oppervlak van Titan. Het deed het werk met het radarinstrument, die radiogolven uitzond en een retoursignaal (of echo) verzamelde dat informatie verschafte over het terrein en de diepte en samenstelling van de vloeibare lichamen, samen met twee beeldvormingssystemen die de dikke atmosferische waas van de maan zouden kunnen doordringen.

De cruciale gegevens voor het nieuwe onderzoek werden verzameld op Cassini's laatste close flyby van Titan, op 22 april 2017. Het was de laatste blik van de missie op de kleinere meren van de maan, en het team maakte er het beste van. Het was een unieke uitdaging om echo's te verzamelen van het oppervlak van kleine meren terwijl Cassini door Titan werd geritst.

"Dit was Cassini's laatste hoera op Titan, en het was echt een prestatie " zei Lunine