En nyligen finansierad NASA-studie har visat hur kolvätesjöarna och haven på Saturnus-månen Titan ibland kan utbrista med dramatiska bubblor.

För studien, forskare vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Kalifornien, simulerade de kalla ytförhållandena på Titan, att finna att betydande mängder kväve kan lösas upp i den extremt kalla flytande metan som regnar från himlen och samlas i floder, sjöar och hav. De visade att små temperaturförändringar, lufttryck eller sammansättning kan få kvävet att snabbt separera ur lösningen, som fizz som uppstår när du öppnar en flaska kolsyrad läsk.

NASA:s rymdskepp Cassini har funnit att sammansättningen av Titans sjöar och hav varierar från plats till plats, med några reservoarer som är rikare på etan än metan. "Våra experiment visade att när metanrika vätskor blandas med etanrika vätskor-till exempel från kraftigt regn, eller när avrinning från en metanflod blandas i en etanrik sjö-kvävet klarar sig mindre i lösning, "sa Michael Malaska från JPL, som ledde studien.

Resultatet är bubblor. Massor av bubblor.

Utsläpp av kväve, känd som exsolution, kan också uppstå när metanhav värms något under de skiftande säsongerna på Titan. En kolsyrad vätska kan också orsaka problem, potentiellt, för en framtida robotprob skickad för att flyta på eller simma genom Titans hav. Överskottsvärme från en sond kan orsaka bubblor runt dess strukturer - t.ex. propellrar som används för framdrivning - vilket gör det svårt att styra eller hålla sonden stabil.

Magic Island -mekanism?

Föreställningen om kvävebubblor som skapar brusande fläckar på Titans sjöar och hav är relevant för ett av de mer förtrollande olösta mysterierna som Cassini har undersökt under sin tid att utforska Titan:de så kallade "magiska öarna". Under flera flybys, Cassinis radar har avslöjat små områden på havet som dök upp och försvann, och därefter (i minst ett fall) dök upp igen. Forskare föreslog flera potentiella förklaringar till vad som kan skapa dessa till synes öliknande funktioner, inklusive tanken på bubblor. Den nya studien ger detaljer om mekanismen som kan bilda sådana bubblor, om de verkligen är den skyldige.

"Tack vare detta arbete med kväve löslighet, vi är nu övertygade om att det verkligen kan bildas bubblor i haven, och kan faktiskt vara rikare än vi förväntat oss, "säger Jason Hofgartner från JPL, som fungerar som medforskare i Cassinis radarteam och var medförfattare till studien.

Frysande fizz och andningssjöar

Genom att beskriva hur kväve rör sig mellan Titans vätskebehållare och dess atmosfär, forskarna coaxade också kväve ur en simulerad etanrik lösning när etanen frös till botten av deras lilla, simulerad Titansjön. Till skillnad från vatten, som är mindre tät i sin fasta form än sin flytande form, etanis skulle bildas på botten av Titans svala pooler. När etanen kristalliseras till is, det finns inget utrymme för upplöst kvävgas, och det kommer fizzing ut.

Medan tanken på kolvätsjöar som bubblar med kväve på en främmande måne är dramatisk, Malaska påpekar att kväveförflyttningen på Titan inte bara rör sig i en riktning. Klart, den måste komma in i metan och etan innan den kan komma ut.

"I själva verket, det är som om Titans sjöar andas kväve, "Sa Malaska." När de svalnar, de kan absorbera mer av gasen, 'inandning'. Och när de värmer, vätskans kapacitet reduceras, så de andas ut. "

Ett liknande fenomen inträffar på jorden med koldioxidabsorption från vår planets hav.

Resultaten av studien publicerades online i februari av tidskriften Ikarus .

Final Titan Flyby Nears

Cassini kommer att göra sitt sista slutbyte av Titan - dess 127:e riktade möte - den 22 april. Cassini kommer att svepa sin radarstråle över Titans norra hav en sista gång. Radarteamet utformade den kommande observationen så att, om det finns magiska ö -funktioner den här gången, deras ljusstyrka kan vara användbar för att skilja mellan bubblor, vågor och flytande eller suspenderade fasta ämnen.

Flybyen kommer också att böja rymdfarkostens kurs för att börja sin sista serie på 22 störtar genom gapet mellan Saturnus och dess innersta ringar, känd som Cassinis Grand Finale. Det 20-åriga uppdraget avslutas med en dykning i Saturns atmosfär den 15 september.