De grootste maan van Saturnus, Titan, is de enige plek buiten de aarde waarvan bekend is dat hij een atmosfeer heeft en vloeistoffen in de vorm van rivieren, meren en zeeën op zijn oppervlak. Vanwege de extreem koude temperatuur bestaan de vloeistoffen op Titan uit koolwaterstoffen zoals methaan en ethaan en bestaat het oppervlak uit vast waterijs.
Een nieuw onderzoek, geleid door planeetwetenschappers van de Universiteit van Hawai'i in Mānoa, heeft aangetoond dat er mogelijk ook methaangas in het ijs gevangen zit, dat een duidelijke korst van wel zes kilometer dik vormt, die de onderliggende ijslaag verwarmt en mogelijk ook de methaanrijke atmosfeer van Titan verklaart. Het onderzoeksteam, onder leiding van onderzoeksassistent Lauren Schurmeier, dat ook Gwendolyn Brouwer, promovendus, en Sarah Fagents, assistent-directeur en onderzoeker, van het Hawai'i Institute of Geophysics and Planetology (HIGP) in de UH Mānoa School of Ocean and Earth Science and Technology (SOEST) omvat, heeft in NASA-gegevens waargenomen dat Titans inslagkraters honderden meters ondieper zijn dan verwacht en dat er slechts 90 kraters op deze maan zijn geïdentificeerd.
“Dit was erg verrassend omdat we op basis van andere manen verwachten veel meer inslagkraters op het oppervlak te zien en kraters die veel dieper zijn dan wat we op Titan waarnemen,” zei Schurmeier. “We realiseerden ons dat er iets unieks aan Titan moet zijn waardoor ze ondieper worden en relatief snel verdwijnen.” Om te onderzoeken wat er achter dit mysterie zou kunnen zitten, testten de onderzoekers in een computermodel hoe de topografie van Titan zou kunnen ontspannen of terugkaatsen na een inslag als de ijskorst bedekt zou zijn met een laag isolerend methaanclathraatijs, een soort vast waterijs met methaangas dat gevangen zit in de kristalstructuur. Omdat de oorspronkelijke vorm van Titans kraters onbekend is, modelleerden en vergeleken de onderzoekers twee aannemelijke begindieptes, gebaseerd op vers ogende kraters van vergelijkbare grootte op een ijsmaan van vergelijkbare grootte, Ganymedes.
“Met behulp van deze modelbenadering konden we de dikte van de methaanklathraatkorst beperken tot vijf tot tien kilometer, omdat simulaties met die dikte kraterdiepten opleverden die het beste overeenkwamen met de waargenomen kraters”, aldus Schurmeier. “De methaanklathraatkorst verwarmt het binnenste van Titan en veroorzaakt een verrassend snelle topografische ontspanning, waardoor de krater ondieper wordt met een snelheid die dicht in de buurt komt van die van snel bewegende warme gletsjers op aarde.”
Methaanrijke atmosfeer
Het schatten van de dikte van de methaanschil is belangrijk omdat het de oorsprong van Titans methaanrijke atmosfeer kan verklaren en onderzoekers helpt bij het begrijpen van Titans koolstofcyclus, de op vloeibaar methaan gebaseerde 'hydrologische cyclus' en het veranderende klimaat. “Titan is een natuurlijk laboratorium om te bestuderen hoe het broeikasgas methaan opwarmt en door de atmosfeer kringelt”, aldus Schurmeier. “De methaanklathraten op aarde, die te vinden zijn in de permafrost van Siberië en onder de arctische zeebodem, destabiliseren momenteel en laten methaan vrij. Lessen van Titan kunnen dus belangrijke inzichten verschaffen in processen die op aarde plaatsvinden.”
Structuur van Titan
In het licht van deze nieuwe bevindingen is de topografie van Titan logisch. En het bepalen van de dikte van de ijskorst van methaanclathraat geeft aan dat het inwendige van Titan waarschijnlijk warm is en niet koud, stijf en inactief zoals eerder werd gedacht. “Methaanclathraat is sterker en isolerender dan gewoon waterijs,” zegt Schurmeier. “Een clathraatkorst isoleert Titans binnenste, maakt de schil van waterijs erg warm en buigzaam en impliceert dat Titans ijskorst langzaam convecteert of convecteerde.” “Als er leven bestaat in Titans oceaan onder de dikke ijslaag, dan zouden tekenen van leven (biomarkers) omhoog moeten worden getransporteerd door Titans ijslaag naar een plek waar we ze gemakkelijker kunnen vinden of bekijken met toekomstige missies,” voegde Schurmeier toe. “Dit is waarschijnlijker als Titans ijslaag warm is en convecteert.” Met de NASA Dragonfly-missie naar Titan, die in juli 2028 gelanceerd wordt en in 2034 aankomt, krijgen onderzoekers de kans om deze maan van dichtbij te observeren en het ijzige oppervlak verder te onderzoeken, waaronder een krater met de naam Selk.
Bron: University of Hawai‘i at Manoa
