Titan, de grootste maan van Saturnus, is de enige plek buiten de Aarde waarvan bekend is dat het zowel een dichte atmosfeer als vloeistoffen in de vorm van rivieren, meren en zeeën op het oppervlak heeft. Door de extreem lage temperaturen op Titan bestaan deze vloeistoffen uit koolwaterstoffen zoals methaan en ethaan en is het oppervlak bedekt met vast waterijs.
Een recente studie, geleid door planeetwetenschappers van de Universiteit van Hawaï in Manoa, heeft nu een verrassende ontdekking gedaan: er is ook methaangas aanwezig binnen het ijs, waardoor een aparte korst ontstaat die tot wel tien kilometer dik is. Deze methaanmantel verwarmt het onderliggende ijsomhulsel en kan tevens de methaanrijke atmosfeer van Titan verklaren.
Het onderzoeksteam, onder leiding van onderzoeksmedewerker Lauren Schurmeier en bestaande uit promovenda Gwendolyn Brouwer en associate director Sarah Fagents van het Hawaï Institute of Geophysics and Planetology (HIGP), analyseerde data van NASA. Ze ontdekten dat de inslagkraters op Titan honderden meters ondieper zijn dan verwacht en dat er slechts 90 kraters zijn geïdentificeerd op deze maan.
"Dit was zeer verrassend, want op basis van observaties van andere manen zouden we veel meer inslagkraters en diepere kraters op Titan verwachten," verklaarde Schurmeier. "We realiseerden ons dat er iets unieks aan Titan moest zijn waardoor de kraters relatief snel ondieper worden en zelfs verdwijnen."
Om dit mysterie te ontrafelen, gebruikten de onderzoekers computermodellen om te simuleren hoe de topografie van Titan zou reageren na een inslag als het ijsomhulsel bedekt is met een laag isolerend methaanclathraatijs. Methaanclathraat is een soort vast waterijs waarin methaangas gevangen zit binnen de kristalstructuur.
Omdat de oorspronkelijke vorm van Titans kraters onbekend is, modelleerden ze twee plausibele initiële diepten, gebaseerd op fris ogende kraters van vergelijkbare grootte op Ganymedes, een maan van Jupiter die qua grootte en samenstelling vergelijkbaar is met Titan. "Met deze modelleringsaanpak konden we de dikte van de methaanclathraatkorst beperken tot vijf tot tien kilometer," legde Schurmeier uit. "Simulaties met deze dikte produceerden kraterdiepten die het beste overeenkwamen met de waargenomen kraters. De methaanclathraatkorst verwarmt het binnenste van Titan en veroorzaakt een verrassend snelle topografische ontspanning, waardoor kraters ondieper worden met een snelheid die vergelijkbaar is met die van snel bewegende warme gletsjers op Aarde."
Het bepalen van de dikte van de methaanijskorst is cruciaal omdat het inzicht geeft in de oorsprong van Titans methaanrijke atmosfeer. Bovendien helpt het wetenschappers bij het begrijpen van Titans koolstofcyclus, de vloeibare methaan-gebaseerde ‘hydrologische cyclus’ en het veranderende klimaat op de maan.
"Titan is een natuurlijk laboratorium om te bestuderen hoe het broeikasgas methaan opwarmt en circuleert in de atmosfeer," zei Schurmeier. "Op aarde destabiliseren methaanclathraathydraten in de permafrost van Siberië en onder de arctische zeebodem momenteel en stoten methaan uit. De lessen die we van Titan leren, kunnen daarom belangrijke inzichten bieden in processen die hier op aarde plaatsvinden."
De bevindingen tonen dat het binnenste van Titan waarschijnlijk warm is, in tegenstelling tot eerdere aannames dat het koud, rigide en inert zou zijn. "Methaanclathraat is sterker en isolerender dan gewoon waterijs," merkte Schurmeier op. "Een clathraatkorst isoleert het binnenste van Titan, maakt de waterijsschelp zeer warm en ductiel en impliceert dat Titans ijsschelp aan het convecteren is of dat in het verleden heeft gedaan."
Deze convectie is niet alleen van belang voor de geologische activiteit op Titan, maar kan ook implicaties hebben voor de mogelijkheid van leven. Als er leven bestaat in de oceaan onder de dikke ijskorst van Titan, zouden eventuele biomarkers naar boven moeten worden getransporteerd door de ijslaag om detecteerbaar te zijn voor toekomstige missies. "Dit is waarschijnlijker als Titans ijskorst warm is en convecteert," voegde Schurmeier toe. "Het vergroot de kans dat tekenen van leven naar het oppervlak worden gebracht, waar we ze kunnen waarnemen."
De komende NASA Dragonfly-missie naar Titan, gepland voor lancering in juli 2028 en aankomst in 2034, kan deze hypothese testen. De missie zal een drone-achtige rotorcraft naar Titan sturen om meerdere locaties te verkennen, waaronder de Selk-krater, een gebied van bijzonder wetenschappelijk belang. Met de inzichten uit deze studie kunnen onderzoekers gerichter zoeken naar tekenen van geologische activiteit en mogelijk zelfs van leven. De Dragonfly-missie zal helpen bij het verder ontrafelen van de mysteries van Titans methaancyclus, klimaat en interne dynamiek.
Source: Fok frontpage