Met behulp van observaties van het internationale Cassini-ruimtevaartuig, wetenschappers hebben de ringachtige heuvels verkend die zich om enkele van de poelen aan de polen van de grootste maan van Saturnus wikkelen, Titan. Het onderzoek onthult meer over hoe deze kenmerken zijn ontstaan.

De NASA/ESA/ASI Cassini-Huygens-missie bracht 13 jaar door in het Saturnus-stelsel, met het Cassini-ruimtevaartuig met de Huygens-sonde van ESA, die in 2005 op de ijzige maan landde. Tijdens Cassini's rondreis door Saturnus en zijn manen, het maakte meer dan 100 flybys van Titan, het onthullen van ongeveer 650 meren en zeeën in de poolgebieden van Titan - waarvan er 300 ten minste gedeeltelijk zijn gevuld met een vloeibaar mengsel van methaan en ethaan.

De meeste kleinere meren van Titan worden gekenmerkt als scherpe depressies, leeg of vol, met relatief vlakke vloeren, diepten tot 600 m, en steil, smalle buitenranden van ongeveer 1 km breed.

Sommige meren, echter, zijn omgeven door wallen:ringvormige heuvels die zich tientallen kilometers uitstrekken vanaf de oever van een meer. In tegenstelling tot velgen, deze wallen omsluiten hun gastmeer volledig.

"De vorming van de meren van Titan, en hun omringende kenmerken, blijft een open vraag, " zegt Anezina Solomonidou, een ESA-onderzoeker bij het European Space Astronomy Centre (ESAC) in de buurt van Madrid, Spanje, en hoofdauteur van een nieuwe studie naar de wallen van Titan.

"Ramparts kunnen belangrijke aanwijzingen bevatten over hoe de met meren gevulde poolgebieden van Titan werden wat we vandaag zien. Eerder onderzoek onthulde hun bestaan, maar hoe zijn ze ontstaan?"

Solomonidou en haar medewerkers combineerden voor het eerst spectrale en radargegevens van Cassini om vijf regio's nabij de noordpool van Titan met gevulde meren en verhoogde wallen te verkennen. en drie lege meren uit een nabijgelegen regio. De meren varieerden van 30 tot 670 vierkante km groot, en waren volledig omringd door 200 tot 300 m hoge wallen die zich tot 30 km buiten de oevers van het meer uitstrekten.

De waarnemingen werden door Cassini door de jaren heen verzameld tijdens Titan-flybys met de Visual and Infrared Mapping Spectrometer (VIMS), die de bovenste laag van het oppervlak aftast (tientallen m), en met het RADAR-instrument, die verder kan doordringen, tot tientallen cm, afhankelijk van de eigenschappen van het oppervlaktemateriaal. De laatste werd gebruikt in zowel de radiometriemodus als met behulp van de Synthetic Aperture Radar (SAR) Imager.

"Uit de spectrale gegevens bleek dat wallen een andere samenstelling hebben ten opzichte van hun omgeving, ", voegt Solomonidou toe.

"De vloeren van lege meren die we hebben bestudeerd, lijken ook spectraal op de wallen, wat suggereert dat zowel lege bassins als wallen kunnen worden gemaakt van, of bedekt met, vergelijkbaar materiaal, en kan dus op een vergelijkbare manier zijn gevormd."

De emissiviteit van de wallen, zoals onderzocht door co-auteur Alice Le Gall van het LATMOS-laboratorium van UVSQ in Parijs, Frankrijk, was ook vergelijkbaar met die van een ander belangrijk en wijdverbreid kenmerk op Titan, die wetenschappers labyrintterrein noemen. Een doolhofachtig landschap met verschillende kanalen gevormd door fluviatiele erosie in de loop van de tijd, labyrint terrein wordt vermoed rijk te zijn aan organische stoffen, in plaats van gemaakt van waterijs. De waargenomen overeenkomst suggereert dat wallen rijk kunnen zijn aan organische stoffen, te.

"De wallen zijn ook consequent compleet:terwijl velgen en andere kenmerken in de loop van de tijd zijn afgesleten en afgebroken, wallen omringen hun meer altijd volledig, " voegde Le Gall eraan toe. "Dit helpt ons om de scenario's van hoe ze zich zouden kunnen hebben gevormd te beperken."

De nieuwe studie suggereert twee mogelijke mechanismen waarin dergelijke wallen kunnen worden gecreëerd:ofwel een proces waarbij een ondergrond betrokken is die verzadigd is met grondwater, gezien de hoogteverschillen tussen de lege meerbodems en de gevulde meren, of een waarin het bassin van en de korst rond een meer eerst verharden en dan leeglopen, waardoor het meer in de ondergrond doorsijpelt, en het verlaten van een gebied van het meerbassin dat uitsteekt boven het omringende terrein om een ​​wal te vormen.

De waargenomen volledigheid van de wallen geeft meer inzicht in vergelijking met de meer afgebroken bekkenranden. Als velgen zijn gemaakt van een zwakker materiaal dan wallen, dan moeten de wallen relatief oud zijn om eruit te zien zoals ze zijn. In dit scenario, een meer zou vormen, gevolgd door een wal, en dan een rand, die door zijn zwakkere samenstelling niet bestand is tegen erosie.

Echter, als velgen en wallen van hetzelfde materiaal zijn gemaakt, dan kunnen wallen relatief jong zijn:er zou zich een bassin vormen, met restmateriaal dat in randen wordt getrokken en vervolgens in grotere wallen. Dit laatste scenario zou impliceren dat de door de wal begrensde meren tot de jongste op Titan behoren, omdat ze hun wal nog niet hebben zien eroderen en verwijderen.

"Het is moeilijk om het exacte mechanisme te bepalen voor hoe deze wallen worden gevormd, maar met meer onderzoek komt een toenemend begrip van intrigerende lichamen zoals Titan, ’ voegde Solomonidou eraan toe.

"De analyse van Cassini-gegevens van de ijzige manen van Saturnus, in het bijzonder bij het combineren van gegevens van meerdere instrumenten, is zeer relevant om de JUICE-missie voor te bereiden die de ijzige manen van Jupiter zal verkennen, " zei co-auteur Olivier Witasse, die ook projectwetenschapper is voor ESA's JUICE-missie.

"Zelfs als Titan uitzonderlijk is, met meren en regens die niet te vinden zijn in de manen van Jupiter, meer weten over Titan voegt veel toe aan ons begrip van de ijzige manen van het zonnestelsel samen."

Toekomstige missies zullen het buitenste zonnestelsel verder onderzoeken - JUICE, bijvoorbeeld, zal in 2022 worden gelanceerd en op pad gaan om het Jupiter-systeem te verkennen, terwijl NASA van plan is om nog een missie te sturen, Libel, specifiek voor Titan in het midden tot eind 2020s. Met ruimtevaartuigen van de volgende generatie die klaar zijn om meer te onthullen over de ijzige manen rond de gigantische planeten in ons zonnestelsel, wetenschappers kijken ernaar uit om de geheimen te ontrafelen van hoe deze fascinerende objecten zijn gevormd en geëvolueerd.

"Spectrale en emissiviteitsanalyse van de verhoogde wallen rond de noordelijke meren van Titan, " door A. Solomonidou et al. is gepubliceerd in Icarus .