Genom att använda den nu kompletta Cassini-datauppsättningen, Cornell-astronomer har skapat en ny global topografisk karta över Saturnus måne Titan som har öppnat nya fönster för att förstå dess vätskeflöden och terräng. Två nya tidningar, publicerad 2 december i Geophysical Review Letters, beskriv kartan och upptäckter som härrör från den.

Att skapa kartan tog ungefär ett år, enligt doktoranden Paul Corlies, första författare på "Titans topografi och form vid slutet av Cassini-uppdraget." Kartan kombinerar all Titan-topografidata från flera källor. Eftersom endast cirka 9 procent av Titan har observerats i relativt högupplöst topografi, med 25-30 procent av topografin avbildad i lägre upplösning, resten av månen kartlades med en interpolationsalgoritm och en global minimeringsprocess, vilket minskade fel som de som härrör från rymdfarkostens placering.

Kartan avslöjade flera nya funktioner på Titan, inklusive nya berg, ingen högre än 700 meter. Kartan ger också en global bild av topparna och dalarna i Titans topografi, vilket gjorde det möjligt för forskarna att bekräfta att två platser i ekvatorialregionen Titan i själva verket är depressioner som antingen kan vara gamla, torkade hav eller kryovulkaniska flöden.

Kartan avslöjade också att Titan är lite plattare – mer oblatet – än vad som tidigare var känt, vilket tyder på att det finns mer variation i tjockleken på Titans skorpa än vad man tidigare trott.

"Huvudpunkten med arbetet var att skapa en karta för användning av det vetenskapliga samfundet, " sa Corlies; inom 30 minuter efter att datamängden var tillgänglig online, han började få förfrågningar om hur den skulle användas. Datauppsättningen är nedladdningsbar i form av de data som observerades, samt dessa data plus interpolerade data som inte observerades. Kartan kommer att vara viktig för dem som modellerar Titans klimat, studerar Titans form och gravitation, och testa interiörmodeller, såväl som för dem som vill förstå morfologiska landformer på Titan.

Andra Cornell-författare på tidningen är seniorförfattaren Alex Hayes, biträdande professor i astronomi, doktorand Samuel Birch och forskarassistent Valerio Poggiali.

Den andra tidningen, "Topografiska begränsningar för utvecklingen och anslutningsmöjligheten hos Titans lakustrinbassänger, " hittar tre viktiga resultat med hjälp av den nya kartans topografiska data. Teamet inkluderade Hayes, Corlies, Björk, Poggiali, forskningsassistent Marco Mastrogiuseppe och Roger Michaelides '15.

Det första resultatet är att Titans tre hav delar en gemensam ekvipotentialyta, vilket betyder att de bildar en havsnivå, precis som jordens hav gör. Antingen för att det finns ett flöde genom underytan mellan haven eller för att kanalerna mellan dem tillåter tillräckligt med vätska att passera igenom, haven på Titan är alla på samma höjd.

"Vi mäter höjden av en vätskeyta på en annan kropp 10 astronomiska enheter från solen med en noggrannhet på ungefär 40 centimeter. Eftersom vi har en sådan fantastisk noggrannhet kunde vi se att höjden mellan dessa två hav varierade smidigt ca. 11 meter, i förhållande till Titans masscentrum, överensstämmer med den förväntade förändringen i gravitationspotentialen. Vi mäter Titans geoid. Detta är formen som ytan skulle ta under påverkan av gravitationen och enbart rotation, som är samma form som dominerar jordens hav, " sa Hayes.

Tidningens andra resultat bevisar en hypotes att Hayes avancerade i sin första uppsats, i forskarskolan:att Titans sjöar kommunicerar med varandra genom underytan. Hayes och hans team mätte höjden av sjöar fyllda med vätska såväl som de som nu är torra, och fann att sjöar finns hundratals meter över havet, och det inom en vattendelare, golven i de tomma sjöarna är alla på högre höjder än de fyllda sjöarna i deras närhet.

"Vi ser inga tomma sjöar som ligger under de lokala fyllda sjöarna eftersom, om de gick under den nivån, de skulle fyllas själva. Detta tyder på att det finns flöde i underytan och att de kommunicerar med varandra, ", sa Hayes. "Det berättar också för oss att det finns flytande kolväte lagrat på Titans underyta."

Tidningens slutresultat väcker ett nytt mysterium för Titan. Forskare fann att de allra flesta av Titans sjöar sitter i skarpkantade fördjupningar som "bokstavligen ser ut som om du tog en kakskärare och skar ut hål i Titans yta, " sa Hayes. Sjöarna är omgivna av höga åsar, hundratals meter höga på vissa ställen.

Sjöarna verkar vara bildade som karst är på jorden, på platser som Florida Everglades, där underliggande material löses upp och ytan kollapsar, bildar hål i marken. Sjöarna på Titan, som jordens karst, är topografiskt stängda, utan in- eller utflödeskanaler. Men jordkarst har inte skarp, upphöjda fälgar.

Formen på sjöarna indikerar en process som kallas enhetlig skarp reträtt, där sjöarnas gränser vidgar sig konstant varje gång. Den största sjön i söder, till exempel, ser ut som en serie av mindre tomma sjöar som har smält samman eller konglomerat till en stor egenskap.

"Men om dessa saker växer utåt, betyder det att du förstör och återskapar fälgarna hela tiden och att fälgarna rör sig utåt med det? Att förstå dessa saker är enligt min åsikt nyckeln till att förstå utvecklingen av polarbassängerna på Titan, " sa Hayes.