En ny studie från Southwest Research Institute tar itu med ett av de största mysterierna om Titan, en av Saturnus månar:ursprunget till dess tjocka, kväverik atmosfär. Studien hävdar att en nyckel till Titans mystiska atmosfär är "tillagningen" av organiskt material i månens inre.

"Titan är en mycket intressant måne eftersom den har denna mycket tjocka atmosfär, vilket gör det unikt bland månar i vårt solsystem, " sa Dr Kelly Miller, forskare vid SwRI:s Space Science and Engineering Division och huvudförfattare till studien. "Det är också den enda kroppen i solsystemet, annat än jorden, som har stora mängder vätska på ytan. Titan, dock, har flytande kolväten istället för vatten. Mycket organisk kemi händer utan tvekan på Titan, så det är en obestridlig källa till nyfikenhet."

Atmosfären på Saturnus största måne är extremt tät, till och med tjockare än jordens atmosfär, och består huvudsakligen av kvävgas.

"Eftersom Titan är den enda månen i vårt solsystem med en betydande atmosfär, forskare har länge undrat vad dess källa var, ", sa hon. "Huvudteorin har varit att ammoniakis från kometer omvandlades, genom stötar eller fotokemi, till kväve för att bilda Titans atmosfär. Även om det fortfarande kan vara en viktig process, den försummar effekterna av vad vi nu vet är en mycket betydande del av kometer:komplext organiskt material."

En annan udda aspekt av Titans atmosfär är att den också är cirka 5 procent metan, som reagerar snabbt (med astrofysiska standarder) för att bilda organiska ämnen som gradvis faller till ytan. Som ett resultat, den atmosfäriska metanen skulle antingen behöva fyllas på på något sätt eller så är denna nuvarande tidsperiod helt enkelt en unik era för Titan.

Millers undersökning sporrades av data från rymdfarkosten Rosetta, en sond från European Space Agency som studerade den avlägsna kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko med NASA-deltagande och gav den överraskande upptäckten att kometen var ungefär halvis, en fjärdedel sten och en fjärdedel organiskt material.

"Kometer och primitiva kroppar i det yttre solsystemet är verkligen intressanta eftersom de tros vara överblivna byggstenar i solsystemet, " sa hon. "De där små kropparna kunde inkorporeras i större kroppar, som Titan, och den täta, organiskt rikt stenigt material kunde hittas i dess kärna."

För att studera Titan-mysteriet, Miller kombinerade befintliga data från organiskt material som finns i meteoriter med tidigare termiska modeller av månens inre för att se hur mycket gasformigt material som kunde produceras och om det var jämförbart med atmosfären nu. Enligt standardregeln för, "Om du lagar något, det kommer att producera gaser, "Miller fann att ungefär hälften av kväveatmosfären, och eventuellt all metan, kunde vara resultatet av "tillagningen" av dessa organiska ämnen som införlivades i Titan redan i början.

Millers studie kommer att visas online i The Astrofysisk tidskrift den 22 januari.