Naukowcy odkrywają nowe niespodzianki na temat jezior Tytana

Widok mórz i jezior w podczerwieni na północnej półkuli Tytana, zrobiony przez Cassini w 2014 roku. Słońce lśni w południowej części największego morza Tytana, Kraken Mare. Zdjęcie za pośrednictwem NASA / JPL-Caltech / University of Arizona / University of Idaho.

Największy księżyc Saturna, Tytan, jest jedynym światem w naszym Układzie Słonecznym, poza Ziemią, o której wiadomo, że ma na powierzchni ciała płynne. Naukowcy ogłosili dla nich ostateczne dowody w 2007 r. Na podstawie danych z sondy Cassini NASA. Duże są znane jako maria (morza), a małe - lacus (jeziora). Obecnie wiadomo, że cykl hydrologiczny Tytana jest zaskakująco podobny do ziemskiego, z jednym wielkim wyjątkiem: ciecz na Tytanie to ciekły metan / etan zamiast wody z powodu ekstremalnie zimnego. W szczególności północna półkula księżyca ma kilkadziesiąt mniejszych jezior w pobliżu bieguna, a teraz naukowcy odkryli, że są zaskakująco głębokie i siedzą na szczytach wzgórz i mes. Obserwacje te pochodzą z danych zebranych podczas ostatniego bliskiego przelotu Tytana podczas misji Cassini, która zakończyła się w 2017 r.

Nowe wyniki badań zostały opublikowane 15 kwietnia 2019 r. W czasopiśmie Nature Astronomy .

Naukowcy sądzili, że jeziora będą prawie równą mieszaniną metanu i etanu, podobnie jak większe morza. Tak jest w przypadku jednego dużego jeziora na półkuli południowej o nazwie Ontario Lacus. Ku ich zaskoczeniu odkryli, że jeziora na półkuli północnej składają się prawie wyłącznie z metanu. Jak wyjaśnił Marco Mastrogiuseppe, naukowiec radaru Cassini z Caltech:

Za każdym razem, gdy dokonujemy odkryć na temat Tytana, Titan staje się coraz bardziej tajemniczy. Ale te nowe pomiary dają odpowiedź na kilka kluczowych pytań. Możemy teraz lepiej zrozumieć hydrologię Tytana.

Mapa mórz i jezior Tytana na półkuli północnej. Zdjęcie za pośrednictwem JPL-Caltech / NASA / ASI / USGS.

Ale choć na niektóre pytania można odpowiedzieć, pojawiają się również inne nowe. Skąd ta różnica między jeziorami na półkuli północnej i południowej? Również hydrologia po jednej stronie półkuli północnej wydaje się bardzo różnić od tej po drugiej stronie. Dlaczego? Po wschodniej stronie znajdują się większe morza o niskiej wysokości, kaniony i wyspy. Ale strona zachodnia jest zdominowana przez mniejsze jeziora położone na wzgórzach i mesach. Niektóre z tych jezior mają głębokość ponad 100 stóp, co jest zaskakujące, biorąc pod uwagę ich niewielkie rozmiary. Jak zauważył naukowiec Cassini i współautor Jonathan Lunine z Cornell University:

To tak, jakbyś spojrzał z góry na biegun północny Ziemi i zobaczył, że Ameryka Północna ma zupełnie inne warunki geologiczne dla ciał płynnych niż Azja.

Cenote Sagrado (Święte Cenote) w pobliżu Chichen Itza, jednego z najbardziej znanych jezior krasowych (lub zapadliska) w Jukatenie. Uważa się, że jeziora krasowe są podobne do głębokich jezior metanowych na Tytanie. Zdjęcie za pośrednictwem Emila Kehnela / Wikipedii / CC BY 3.0.

Odkrycia pokazują, że obcy, ale ziemski krajobraz Tytana jest jeszcze bardziej niezwykły, niż początkowo sądzono. Pokazują bardzo głębokie jeziora siedzące na wysokich mesach lub płaskowyżach, co sugeruje, że powstały, gdy otaczające podłoże lodowe i stałe substancje organiczne rozpuściły się chemicznie i zapadły. Te jeziora Tytana przypominają jeziora krasowe na Ziemi, które powstają, gdy zawalą się podziemne jaskinie. Jednak w ziemskich odpowiednikach woda rozpuszcza wapień, gips lub skałę dolomitową.

Jest to świetny przykład tego, jak - podobnie jak w cyklu hydrologicznym - procesy geologiczne na Tytanie mogą również naśladować procesy na Ziemi, a jednocześnie być wyjątkowo Tytańskie w tym samym czasie. Pod wieloma względami Tytan przypomina Ziemię, ale leżące u podstaw mechanizmy i skład materiałów są zasadniczo różne na tym świecie w znacznie chłodniejszym zewnętrznym Układzie Słonecznym.

Cassini zaobserwował także inny rodzaj jeziora na Tytanie. Dane radarowe i podczerwone ujawniły jeziora przejściowe, w których poziom cieczy znacznie się różni. Wyniki te zostały opublikowane w osobnym artykule w Nature Astronomy . Według Shannona MacKenziego, planetologa z Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, zmiany te mogą być sezonowe:

Jedną z możliwości jest to, że te przejściowe cechy mogły być płytszymi ciałami cieczy, które w ciągu sezonu parowały i przenikały do ​​podpowierzchni.

Obrazy z Cassini ukazujące nowe małe jeziora pojawiające się na Arrakis Planitia w latach 2004-2005. Wydaje się, że takie jeziora są przejściowe, w których ciecze wypełniają jeziora przed odparowaniem lub ponownym wniknięciem do ziemi. Zdjęcie za pośrednictwem NASA / JPL / Space Science Institute.

Podsumowując, wyniki dotyczące zarówno jezior głębokich, jak i jezior przejściowych potwierdzają scenariusz, w którym deszcz metanowy / etanowy zasila jeziora, które następnie odparowują z powrotem do atmosfery lub spływają do podpowierzchni, pozostawiając zbiorniki cieczy pod powierzchnią. Jest to pełny cykl hydrologiczny, ale w chłodniejszym środowisku niż na Ziemi, w którym metan i etan mogą być ciekłe, a woda ma postać lodu twardego.

Obecność jezior i mórz na Tytanie rodzi kolejne pytanie. Czy może tam być jakaś forma życia? Niektórzy naukowcy sądzą, że rzeczywiście mogą istnieć przynajmniej mikroskopijne organizmy, pomimo trudnych warunków w przeciwieństwie do Ziemi, które używają ciekłego metanu / etanu w podobny sposób, jak życie tutaj wykorzystuje wodę. Takie życie musiałoby ewoluować, aby istniało w warunkach innych niż jakiekolwiek na Ziemi, ale jest to intrygująca możliwość.

Konkluzja: Dane dotyczące jezior Tytana, zebrane przez statek kosmiczny Cassini (którego misja zakończyła się w 2017 r.), Nadal ujawniają wgląd w cykl hydrologiczny, który pod pewnymi względami jest bardzo podobny do Ziemi, ale w innych jest obcy. Nowością jest to, że jeziora w pobliżu bieguna północnego Tytana są zaskakująco głębokie i znajdują się na szczytach wzgórz i mes.

Źródło: Głębokie i bogate w metan jeziora na Tytanie

Źródło: Przypadek sezonowych zmian powierzchni w Pojezierzu Tytana

Za pośrednictwem Jet Propulsion Laboratory