Både denna bild och illustration av östra Xanadu, en ekvatorialregion av Titan, avslöja ett komplext utomjordiskt landskap av berg, flodkanaler och slätter. Författarna föreslår att de vita områdena är högland, förhöjda områden, där tunna beläggningar av organiskt material döljer den underliggande isbädden. De blå områdena betecknar utsköljningsområden där isiga bitar samlas. Kredit:Jeremy Brossier
Titans vindpinade sanddyner kan sprida sig miljontals fler kilometer än man tidigare trott och har troligen skapats av geologiska processer som liknar dem på jorden, enligt en ny studie. De nya rönen kan hjälpa forskare att leta efter liv eller dess molekylära föregångare på Saturnus största måne.
Studien, publiceras i Journal of Geophysical Research — Planeter, en publikation av American Geophysical Union, använder nya kartor över Titan för att utforska två frågor om Saturnus största måne:Hur bildas Titans sanddyner, och vad är de gjorda av?
Titans atmosfär är otroligt tät, med tjocka lager av organiska föreningar som flyter genom den. Titta genom den atmosfären, dock, och du kommer att se ett kyligt landskap inte olikt jordens torra öknar.
Titans yta rymmer dalar, kanjoner, sjöar, berg och sanddyner. Många av dessa jordliknande ytegenskaper existerar delvis på grund av Titans vädersystem, där flytande kolväten, som metan, regn från himlen.
Den geologiska processen bakom dessa sanddyner kan likna dem som etsar jordens kanjoner och flodkanaler, enligt den nya forskningen. Precis som regn långsamt skär kanjoner och kanaler på jorden, Titans kolväteregn sätter igång en process som börjar på toppen av månens ekvatoriska bergskedjor och slutar i dess vidsträckta dynslätter och dammstormar.
Genom att analysera de mest detaljerade bilderna av Titans ekvator hittills, studiens författare föreslår också att sanddynerna täcker mycket mer yta än vad man tidigare trott. Sanddynerna sträcker sig tre miljoner kvadratkilometer (mer än en miljon kvadrat miles) längre än tidigare uppskattningar, motsvarande tio Namiböknar, enligt den nya forskningen.
Eftersom Titan har en kväverik atmosfär, aktivt vädersystem och organiska föreningar i ansiktet, dess yta kan vara gästvänlig mot liv eller dess prebiotiska beståndsdelar. Att förstå de geologiska processer som sker där kan hjälpa forskare att avslöja var livet kan vara, sa Jeremy Brossier från Institutet för planetarisk forskning i Berlin, Tyskland, och huvudförfattare till den nya studien.
Brossier sa att den nya studien stärker några tidiga hypoteser om Titans yta och ger "mycket starka bevis" för att vattenis både är exponerad på Titans ansikte och närvarande under hela dynbildningsprocessen.
Tidiga glimtar
Forskare tittade först noga på Titans yta med hjälp av rymdteleskopet Hubble 1994. Forskare trodde då att den stora, mörka områden runt Titans ekvator var flytande kolvätesjöar.
År senare, Forskare vet nu att de stora mörka områdena som först spionerades av Hubble inte var sjöar, men i själva verket vidsträckta slätter kantade av sanddyner. Den observationen kom med tillstånd av rymdfarkosten Cassini, som lanserades 1997, brann upp i Saturnus övre atmosfär 2017, och bar instrument som användes för att titta närmare på den isiga månens yta.
En av dessa enheter var Cassinis radarinstrument, SAR, som visade forskarna formen på Titans yta genom att studsa radiovågor från månens ansikte. Slå på SAR, och berg, dalar, och även kanjoner kommer till synen.
Denna illustration avslöjar den geologiska processen som kan ligga bakom bildandet av Titans sanddyner. Det börjar på toppen av Titans berg, där vattenis och organiskt material som kallas toliner sköljs ner i flodkanaler och in i låglandsbassänger, och de minsta bitarna av dessa blandningar blåses slutligen mot den iskalla månens sanddyner. Kredit:Jeremy Brossier
Att kartlägga formen på Titans yta är ett avgörande första steg för att förstå de geologiska processer som utspelar sig på dess kyliga landskap. Men att ta reda på vad dessa ytegenskaper faktiskt är gjorda av – vare sig de är is, stenar, sand eller annat material — är helt annorlunda.
Att göra det, forskare var tvungna att använda ett annat instrument:VIMS. VIMS är som en kamera. Men till skillnad från de flesta kameror, VIMS registrerar bilder i 352 olika färger och registrerar ljusvåglängder mellan 300 och 5100 nanometer. Det mänskliga ögat, i jämförelse, registrerar endast mellan 380 och 620 nanometer.
Genom att analysera dessa våglängder kan forskare sluta sig till vad Titans yta sannolikt är gjord av. Varje förening reflekterar ljus på olika sätt, skapa en ljussignatur. Forskare som Brossier använder dessa ljussignaturer för att begränsa vad en ytfunktions översta lager – det enda lagret VIMS kan se – är gjort av.
I labbet, Brossier och hans kollegor modellerade olika blandningar av ämnen som sannolikt finns på Titans yta, och bedömde deras spektrala egenskaper, eller lätta signaturer. De använde den informationen för att bygga en modell som senare skulle guida dem genom de olika ljussignaturerna som dök upp när VIMS tog bilder av Titans ekvator.
Hur bildades Titans sanddyner?
Med hjälp av de nya bilderna från VIMS, studiens författare föreslog en geologisk process för att bilda dyner som börjar på toppen av Titans ekvatorialbergskedjor. Där, Titans täta atmosfär lägger kontinuerligt ner päls efter tunt lager av organiskt material, som ett pudrigt lager nyfallen snö.
Den tunna beläggningen är rik på små, organiska molekyler som kallas toliner, som registrerades som mycket reflekterande i Cassinis instrument. Brossier och hans kollegor använde ljussignaturerna från dessa toliner, tillsammans med vattenis, att reta ut den geologiska processen som producerar Titans sanddyner.
Den nya studien tyder på att metanregn eroderar Titans bergstoppar, skär kanaler in i terrängen. Den erosionen sköljer ner toliner och isbitar från bergstopparna till låglandsbassänger där de samlas.
Titans vindar blåser sedan blandningarnas mindre korn bort från bassängerna och mot dess ekvatoriala dynslätter. Dessa små korn ackumuleras för att bilda Titans sanddyner.
Denna process liknar hur sanddyner bildas på jorden, Brossier sa, förutom att materialen som i slutändan utgör Titans sanddyner kommer från dess atmosfär. Så tjock, täta moln av organiska aerosoler matar lager efter lager av organiskt material till Titans bergstoppar, vilka metanregn sköljer bort och mot dynslätten.
Studien ger starka bevis på exponerad vattenis på vissa små områden och dess geologiska roll i bildandet av Titans sanddyner, enligt Brossier.
"Ett av de mest omdiskuterade ämnena var arrangemanget av vattenis på Titans ekvator, sade Brossier, som tillade att vissa forskare trodde att det inte fanns någon vattenis exponerad på Titans yta alls. "Vi hittade inte bara signaturer som var kompatibla med vattenis i några få områden i denna studie, vi visade också att vi nu har de tekniker som behövs för att förstå Titans yta."
Den här historien återpubliceras med tillstånd av AGU Blogs (http://blogs.agu.org), en gemenskap av jord- och rymdvetenskapsbloggar, värd av American Geophysical Union. Läs originalberättelsen här.
