Een aantal van de meren op Titan en afzettingen ontstaan door verdamping (evaporite, evaporiet).
NASA/JPL-Caltech/Univ. Arizon/Univ. Idaho

Cassini-sonde: verrassingen in verband met meren op Saturnus-maan Titan

Tijdens haar laatste dichte nadering van Titan, de grootste maan van Saturnus, in 2017 heeft de Cassini-ruimtesonde radargegevens doorgestuurd die tonen dat de kleine, vloeibare meren in het noordelijk halfrond van Titan verrassend diep zijn, hoog op heuvels en plateaus liggen en gevuld zijn met methaan. Verder is ook nog gebleken dat Titan waarschijnlijk seizoenen kent die een invloed hebben op sommige meren. 

De nieuwe bevindingen zijn de eerste bevestiging van de diepte van sommige van de meren op Titan - meer dan 100 meter - en van hun samenstelling. De nieuwe gegevens geven nieuwe informatie over de manier waarop vloeibaar methaan neerregent op, verdampt van en wegsijpelt in Titan. Titan is het enige lichaam in ons zonnestelsel naast de aarde waarvan bekend is dat het een stabiele vloeistof op zijn oppervlak heeft. 

Geleerden weten al langer dat de hydrologische cyclus van Titan op een gelijkaardige manier werkt als die van de aarde, met één groot verschil. In plaats van water dat verdampt uit de zeeën, wolken vormt en neerregent, doet Titan dat alles met methaan en ethaan.

Wij hebben op aarde de neiging om over die koolwaterstoffen te denken als gassen, tenzij ze onder druk zitten in een tank. Maar Titan is zo koud dat ze zich daar gedragen als vloeistoffen, net zoals benzine dat doet bij kamertemperatuur op onze planeet. 

Geleerden weten eveneens al langer dat de veel grotere noordelijke zeeën van Titan gevuld zijn met methaan, maar de ontdekking dat de kleinere noordelijke meren eveneens voornamelijk gevuld zijn met methaan was een verrassing. Cassini had eerder gegevens verzameld over Ontario Lacus, het enige grote meer in het zuidelijk halfrond van Titan. En dat bleek gevuld met een mengeling van nagenoeg gelijke delen methaan en ethaan. Ethaan is iets zwaarder dan methaan en bevat meer koolstof- en waterstofatomen.  

"Iedere keer als we iets ontdekken op Titan, wordt Titan meer en meer mysterieus", zei Marco Mastrogiuseppe in een persmededeling van JPL-Caltech van de NASA. "Maar deze nieuwe metingen helpen om een antwoord te geven op een paar sleutelvragen. We zijn nu echt beter in staat om de hydrologie van Titan te begrijpen." Mastrogiuseppe is een radarspecialist voor Cassini in Caltech en de belangrijkste auteur van de studie over de nieuwe gegevens.   

Voorstelling van de Cassini-sonde tijdens een van haar laatste banen rond Saturnus, in een baan tussen de ringen rond de planeet en Saturnus zelf.
NASA/JPL-Caltech

Vreemde hydrologie

Titan is een vreemd hemellichaam, met zijn kenmerken die lijken op wat we hier op aarde kennen, maar die uitgesneden zijn door exotische materialen. Wat zeker bijdraagt aan de eigenaardige aard van de maan, is het feit dat de hydrologie aan een kant van het noordelijke halfrond compleet verschillend is van die van de andere kant, zei onderzoeker bij het Cassini-project en mede-auteur Jonathan Lunine van de Cornell University. 

"Het is alsof je naar beneden zou kijken van de noordpool op aarde, en zou zien dat Noord-Amerika een compleet verschillend geologisch kader heeft voor watermassa's dan Azië", zei Lunine.

Aan de oostkant van Titan zijn er grote, laag gelegen zeeën met canyons en eilanden. Aan de westelijke kant: kleine meren. En de nieuwe metingen tonen aan dat die meren hoog gelegen zijn, bovenop grote heuvels en plateaus. 

De nieuwe gegevens van de radar bevestigen eerdere bevindingen dat de meren hoog boven het zeeniveau liggen, maar ze roepen een nieuw beeld op van landschapsvormen, zoals "mesa's" -plateaus met steile rotswanden - of "buttes" - tafelbergen, eenzame hoogten die in westerns uit het dorre landschap oprijzen. Die landschapsvormen steken tientallen tot wel honderden meters boven het omringende landschap uit, en erbovenop liggen de diepe, vloeibare meren. 

Het feit dat die westelijke meren klein zijn - met een doorsnede van slechts enkele tientallen kilometers - maar erg diep, zegt de onderzoekers iets nieuws over hun geologie. Het vormt de beste aanwijzing tot hiertoe dat ze waarschijnlijk gevormd zijn toen de omliggende vaste bodem van ijs en vaste organische stoffen chemisch opgelost werd en ineenstortte. Op aarde staan soortgelijke watermeren bekend als karstmeren. Ze komen voor in gebieden als Duitsland, Kroatië en de Verenigde Staten, waar ze gevormd worden als water het omliggende vast gesteente oplost dat bestaat uit kalksteen. 

Het zonlicht weerkaatst op de noordelijke poolzeeën van Titan in dit nabij-infrarood kleurenbeeld gemaakt door Cassini.
NASA/JPL-Caltech/Univ. Arizona/Univ. Idaho

Seizoenen en tijdelijke meren

Tegelijk met de studie over de diepe meren, is er nog een tweede studie verschenen in Nature Astronomy die een oplossing biedt voor een deel van het mysterie van de hydrologische cyclus van Titan. Onderzoekers gebruikten de gegevens van Cassini om wat ze tijdelijke, vergankelijke meren noemen bloot te leggen. Verschillende reeksen waarnemingen - van radar- en infrarood-gegevens - lijken aan te tonen dat de vloeistofniveaus in die meren aanzienlijke veranderingen kenden.

De beste verklaring daarvoor is dat er een door de seizoenen aangedreven verandering in de oppervlaktevloeistoffen plaatsvond, zei Shannon McKenzie. "Een mogelijkheid is dat deze tijdelijke landschapselementen ondiepere vloeistofmassa's geweest kunnen zijn, die in de loop van het seizoen verdampt zijn en in de ondergrond gelekt zijn." McKenzie is een planetair wetenschapper aan het Johns Hopkins Applied Physics Laboratory in Laurel (Maryland) en de belangrijkste auteur van deze studie. 

Deze resultaten en de bevindingen van de studie over de diepe meren op Titan ondersteunen de stelling dat de regen van koolwaterstoffen de meren voedt, die dan opnieuw in de atmosfeer kunnen verdampen of in de ondergrond kunnen wegsijpelen, waarbij er dan reservoirs van vloeistof ondergronds overblijven.  

Zes beelden van Titan genomen door de Cassini-sonde.
NASA/JPL-Caltech

1,6 miljoen km² meren en zeeën in kaart gebracht op Titan

De Cassini-sonde van de NASA, die in 2004 aankwam in het systeem van Saturnus en zijn manen, en in 2017 een einde maakte aan haar missie door in de atmosfeer van Saturnus te duiken, bracht meer dan 1,6 miljoen vierkante kilometer aan vloeibare meren en zeeën in kaart op het oppervlak van Titan. De sonde deed dat met haar radar-instrument, dat radiogolven uitzond en het terugkerende signaal of echo opving. Dat gaf informatie over de terrein­gesteldheid, de topografie, en over de diepte van de vloeistofmassa's en hun samenstelling. Daarvoor werden ook twee andere beeldvormings­systemen ingezet die door de dikke atmosferische mist van de maan konden dringen. 

De cruciale gegevens voor dit nieuwe onderzoek werden verzameld tijdens de laatste dichte nadering van Titan door Cassini. Het was de laatste blik op de kleinere meren van de maan van de missie, en het team heeft er zoveel mogelijk uit gehaald.

De echo's verzamelen van het oppervlak van kleine meren terwijl Cassini Titan voorbijzoefde, was een bijzondere uitdaging. "Dit was de laatste 'hoera' van Cassini naar Titan toe, en het was werkelijk een hele prestatie", zei Lunine. 

De studie over de diepe meren op Titan is verschenen in Nature Astronomy, net als de studie over de seizoensgebonden veranderingen in de meren.

Meest gelezen