Likhetstrekk mellom Jorden og Titan

Av Erik Tronstad

Mosaikk av refleksjonsevnen til Titan-overflaten i infrarødt, rundt bølgelengden 938 nm. Variasjonene i lyst og mørkt på overflaten sier ingenting om skygger eller høydeforskjeller, bare variasjoner i refleksjonsevne. Det store, lyse området ved ekvator mellom 80° V og 130° V er Xanadu. Det har i flere år vært observert fra Jorden. Huygens landet omtrent ved 10° S og 190° V, nær et grenseområde mellom lyse og mørke materialer. Mosaikken er sammensatt av Cassini-bilder tatt under flere passeringer av Titan. (NASA/JPL/Space Science Institute) Klikk på bildet for større utgave.

Overflaten på den store Saturn-månen Titan ser i stor grad ut til å være formet av samme type prosesser som har formet jordoverflaten. Det er prosesser som erosjon, vinder, tektonikk og kanskje vulkanisme. (Tektonikk omfatter prosesser som oppsprekninger, forkastninger og foldninger av en planet- eller måneskorpe.)

Dette er en konklusjon forskere har trukket fra de observasjonene Cassini og Huygens har gjort av kjempemånen.

Bilder Cassini har tatt viser klare spor etter tektoniske prosesser. «Den eneste prosessen vi kjenner til - som danner lange, lineære grenseflater - er tektoniske. Indre prosesser i en klode forårsaker at deler av skorpen sprekker opp og av og til forflyttes enten opp, ned eller sidelengs,» sier Alfred McEwen, et av medlemmene i kameragruppen til Cassini. «Erosjon av væsker kan forsterke tektonisk produserte overflatestrukturer. For eksempel kan det skje ved at mørkere materialer avsettes i lavereliggende områder eller ved at sprekker utvides. Denne vekselvirkningen mellom indre krefter og væskeerosjon likner meget på det vi ser på Jorden.»

Utsnitt av bilder av Titan-overflaten, tatt fra Cassini. De mørke strukturene kan være eksempler på elveleier og dypere strukturer i Titan-skorpen, som forkastninger. På de samme bildene til høyre er krumme og rettlinjede overflatestrukturer markert med rødt. Cassini tok bildene over Titans sydpolområde fra 340 000 km avstand 2. juli 2004. (NASA/JPL/Space Science Institute)

Utsnitt av bilder av Titan-overflaten, tatt fra Cassini. De mørke strukturene kan være eksempler på elveleier og dypere strukturer i Titan-skorpen, som forkastninger. På det samme bildet til høyre er krumme og rettlinjede overflatestrukturer markert med rødt. Strukturen på dette bildet strekker seg over en avstand på hele 1500 km. Cassini tok bildet over Titans sydpolområde fra 340 000 km avstand 2. juli 2004. (NASA/JPL/Space Science Institute)

Enda et bilde av samme type som de to ovenfor. (NASA/JPL/Space Science Institute)

Under nærpasseringene av Titan som Cassini har foretatt, har romfartøyet tatt bilder av Titan som viser mørke, krumme og rette mønstere i forskjellige områder på månen. Slike strukturer opptrer særlig nær Titans sydpolområde. Noen av strukturene er opptil 1500 km lange.

På vei ned gjennom Titan-atmosfæren tok Huygens bilder som viser klare tegn til mindre kanaler. De er noen kilometer lange og sannsynligvis «gravd» ut av flytende metan.

Cassini-forskere mener at også de mørke, krumme og rette strukturene som fremtrer på bilder fra Cassini, er kanaler. Dette til tross for at de så langt ikke har noen direkte bevis for at det er væsker der.

Et fremtredende grenseområde mellom mørke og lyse regioner, nær vestkanten av Xanadu. Grenseområdet mellom mørke og lyse regioner er markert og kantete. På bildet ses tre delvis brutte sirkler, to oppe og en nede til venstre. Hver av de to øverste er omtrent 30 km i diameter, den nederste rundt 50 km. Dette kan være nedslagskratere. Om Titan-overflaten var like gammel som Titan, burde det være langt flere kratere der. Forskerne mener derfor at Titan-overflaten nokså nylig, i geologisk tidsregning, er blitt omdannet av andre geologiske prosesser. (NASA/JPL/Space Science Institute)

Lyse strukturer som ser ut til å være strømlinjeformede, som om de er blitt dannet av vinder som blåser fra vest mot øst i Titan-atmosfæren. Huygens landet i øvre venstre hjørne av bildet. (NASA/JPL/Space Science Institute)

Temperaturen ved overflaten på Titan er omkring -180 °C. Skorpen består ikke av bergarter, som på Jorden, med av vannis. Ved så lave temperaturer er vannis hard som stål. Trykket i Titan-atmosfæren ved overflaten er omtrent 1,6 ganger trykket ved jordoverflaten. Som på Jorden domineres atmosfæren av nitrogen.

Titan-atmosfæren inneholder også en del metan. Ved de temperaturer og trykk som er på Titan, kan metan forekomme i både gassform og flytende form. Metan på Titan spiller en rolle som likner på den vann har på Jorden.

På Titan kan flytende metan fordampe fra overflaten og stige opp i Titan-atmosfæren som gass. Der fortettes metanet fra gassform til flytende form og faller ned på Titan-overflaten som metanregn. På overflaten flyter metanet ned i bekker og elver til større sjøer. Ennå har man ikke direkte observert slike sjøer av metan. Noen av bildene viser dog overflatestrukturer som minner om sjøbunner. Kanskje «forsvinner» det flytende metanet der ned i en porøs overflate, før det fordamper igjen.

En lys struktur omgitt av mørkere materiale. Flere lange, mørke, smale strukturer løper gjennom det lyse området. Dette kan være mørke elveleier av samme type som Huygens fotograferte, men større. Strukturene på dette bildet er omkring 2 km brede og flere titalls kilometer lange. (NASA/JPL/Space Science Institute)

Mørkt materiale i et lyst område vest for Xanadu. De mørke strukturene er nokså rettlinjete. Forskerne mener det kan tyde på at de er dannet gjennom forkastninger. Muligens er de blitt mørke på grunn av andre overflateprosesser på Titan, på samme måte som forkastningssoner på Jorden kan forsterkes av erosjon eller ved at vann og vind avsetter materialer langs dem. (NASA/JPL/Space Science Institute)

Umiddelbart etter at Huygens var kommet til ro på Titan-overflaten 14. januar 2005 (se Huygens med historisk Titan-landing (eRomfart 2005-010)), begynte instrumentene om bord å observere de nye omgivelsene. Ett av instrumentene, en kombinert gasspektrograf og massespektrometer, var spesiallaget for å observere gasser. I løpet av de tre minuttene det tok å varme opp prøveinntaket til instrumentet, økte metaninnholdet i gassene som instrumentet trakk inn, til 30 %. Metanandelen holdt seg konstant på denne verdien resten av tiden som Huygens fungerte på Titan-overflaten.

En slik observasjon er akkurat hva forskerne forventet, forutsatt at instrumentets prøveinntak var rett over et reservoar med væske, som enten var på eller rett under overflaten. Tobias Owen, en av forskerne bak dette instrumentet, uttalte: «Dette er en klode der væskene er rett foran nesen på oss.» Dog må det understrekes at man ikke observerte flytende metan direkte, men at man slutter seg til at det er flytende metan der, basert på gasskonsentrasjonene som ble observert.

Titan ser derfor helt klart ut til å ha en syklus hvor metan spiller samme rolle som vann på Jorden. Dog er det en meget viktig forskjell: På Titan er det en betydelig lekkasje i denne syklusen, ved at metan blir borte.

Variasjoner i overflatens refleksjonsevne sydøst for Huygens' landingssted. De to svarte pilene peker på strukturer som har former som likner på avløpsleier på Mars og Jorden. Både på Mars og Jorden er det underjordiske reservoarer som er kilder til slike avløpsleier, ikke nedbør. (NASA/JPL/Space Science Institute)

Et område i den nordvestre delen av Xanadu. Grensesonene mellom mørke og lyse materialer er her nokså komplekse. Noen av flekkene ser ut til å kunne være tynne skorpeplater, som er blitt brutt opp og spredt utover det underliggende, mørke materialet. (NASA/JPL/Space Science Institute)

Metanmolekyler som stiger opp til de øverste delene av Titan-atmosfæren, blir ødelagt. Ultrafiolett stråling fra Solen bryter opp metanmolekylene i andre komponenter. Disse komponentene inngår nye forbindelser og danner andre og mer komplekse hydrokarboner, fra etan (C₂H₆) til benzen (C₆H₆). Slik blir metan borte, ved at det omdannes til andre stoffer.

Noen av disse stoffene antar forskerne kondenserer og faller ned fra atmosfæren i flytende form. Andre av stoffene er med på å danne dislagene av fotokjemisk «smog», som gir atmosfæren dens oransje fargeskjær. Til syvende og sist ender mange av disse molekylene opp på Titan-overflaten.

Over tid skulle det blitt mindre og mindre metan i Titan-atmosfæren. Tapet av metan er såpass stort at i løpet av bare 10 millioner år, et meget kort tidsrom i astronomisk og geologisk sammenheng, ville alt metanet blitt borte fra Titan-atmosfæren. Og likevel ser vi at Titan-atmosfæren faktisk inneholder metan.

Den eneste forklaringen på dette må være at det på en eller annen måte også tilføres nytt metan, til metansyklusen på Titan. Mange forskere mener at metan produseres i Titans indre og slipper ut fra overflaten i geologiske prosesser.

Det meste av skyaktiviteten forskerne hittil har sett på Titan, har vært i atmosfæren over sydpolområdet. Forskerne mener derfor at det er der syklusen med metanregn, utgraving av elveleier, utstrømning gjennom dem og fordampning av metan er mest aktiv. En slik hypotese kan forklare det omfattende nettverket i området av strukturer som likner på elveleier, som slynger seg frem og tilbake.

Radarbilde av en del av Titan, tatt under Cassinis nærpassering 15. februar 2005. På bildet ses et stort område med lyse åser omgitt av en mørkere slette. I høyden dekker bildet en distanse på omtrent 300 km. (NASA/JPL)

Radarbilde av et omtrent 60 km stort nedslagskrater på Titan, tatt under Cassinis nærpassering 15. februar 2005. Krateret ble dannet da en 5-10 km stor asteroide eller komet kolliderte med Titan. (NASA/JPL)