På sin sista förbiflygning av Saturnus största måne 2017, NASA:s rymdfarkost Cassini samlade radardata som avslöjar att de små flytande sjöarna på Titans norra halvklot är förvånansvärt djupa, uppflugen på toppen av kullar och fylld med metan.

De nya rönen, publicerad 15 april in Natur astronomi , är den första bekräftelsen på hur djupa några av Titans sjöar är (mer än 300 fot, eller 100 meter) och deras sammansättning. De ger ny information om hur flytande metan regnar på, avdunstar från och sipprar in i Titan – den enda planetkroppen i vårt solsystem förutom jorden som är känd för att ha stabil vätska på sin yta.

Forskare har känt till att Titans hydrologiska cykel fungerar på samma sätt som jordens — med en stor skillnad. Istället för att vatten avdunstar från havet, bildar moln och regn, Titan gör allt med metan och etan. Vi tenderar att tänka på dessa kolväten som en gas på jorden, såvida de inte är trycksatta i en tank. Men Titan är så kall att de beter sig som vätskor, som bensin i rumstemperatur på vår planet.

Forskare har känt till att de mycket större norra haven är fyllda med metan, men att hitta de mindre norra sjöarna fyllda mestadels med metan var en överraskning. Tidigare, Cassini-data mätte Ontario Lacus, den enda större sjön på Titans södra halvklot. Där hittade de en ungefär lika blandning av metan och etan. Etan är något tyngre än metan, med fler kol- och väteatomer i sin sammansättning.

"Varje gång vi gör upptäckter på Titan, Titan blir mer och mer mystisk, " sa huvudförfattaren Marco Mastrogiuseppe, Cassini radarforskare vid Caltech i Pasadena, Kalifornien. "Men dessa nya mätningar hjälper till att ge svar på några nyckelfrågor. Vi kan faktiskt nu bättre förstå Titans hydrologi."

Lägger till märkligheterna med Titan, med sina jordliknande drag snidade av exotiska material, är det faktum att hydrologin på ena sidan av det norra halvklotet är helt annorlunda än den på andra sidan, sa Cassini-forskaren och medförfattaren Jonathan Lunine från Cornell University i Ithaca, New York.

"Det är som om du tittade ner på jordens nordpol och kunde se att Nordamerika hade en helt annan geologisk miljö för vätskekroppar än Asien har, sa Lunine.

På den östra sidan av Titan, det finns stora hav med låg höjd, kanjoner och öar. På västra sidan:små sjöar. Och de nya mätningarna visar att sjöarna ligger på toppen av stora kullar och platåer. De nya radarmätningarna bekräftar tidigare fynd att sjöarna ligger långt över havet, men de frammanar en ny bild av landformer – som mesas eller buttes – som sticker hundratals fot över det omgivande landskapet, med djupa flytande sjöar ovanpå.

Det faktum att dessa västerländska sjöar är små – bara tiotals mil tvärs över – men väldigt djupa berättar också för forskare något nytt om deras geologi:Det är det bästa beviset hittills för att de troligen bildades när den omgivande berggrunden av is och fasta organiska ämnen löstes kemiskt och kollapsade. På jorden, liknande vattensjöar är kända som karstiska sjöar. Förekommer i områden som Tyskland, Kroatien och USA, de bildas när vatten löser upp berggrunden i kalksten.

Vid sidan av undersökningen av djupa sjöar, en andra uppsats i Nature Astronomy hjälper till att reda ut mer av mysteriet med Titans hydrologiska cykel. Forskare använde Cassini-data för att avslöja vad de kallar transienta sjöar. Olika uppsättningar observationer - från radar och infraröda data - verkar visa att vätskenivåerna har förändrats avsevärt.

Den bästa förklaringen är att det var en viss säsongsdriven förändring i ytvätskorna, sa huvudförfattaren Shannon MacKenzie, planetforskare vid Johns Hopkins Applied Physics Laboratory i Laurel, Maryland. "En möjlighet är att dessa övergående egenskaper kunde ha varit grundare vätskekroppar som under säsongen avdunstat och infiltrerats i underytan, " Hon sa.

Dessa resultat och fynden från Nature Astronomy paper om Titans djupa sjöar stödjer tanken att kolväteregn matar sjöarna, som sedan kan avdunsta tillbaka till atmosfären eller rinna ut i underytan, lämnar reservoarer med vätska som lagras nedan.

Cassini, som anlände till Saturnussystemet 2004 och avslutade sitt uppdrag 2017 genom att medvetet kasta sig in i Saturnus atmosfär, kartlagt mer än 620, 000 kvadrat miles (1,6 miljoner kvadratkilometer) flytande sjöar och hav på Titans yta. Det gjorde jobbet med radarinstrumentet, som skickade ut radiovågor och samlade in en retursignal (eller eko) som gav information om terrängen och vätskekropparnas djup och sammansättning, tillsammans med två bildsystem som skulle kunna penetrera månens tjocka atmosfäriska dis.

De avgörande uppgifterna för den nya forskningen samlades in på Cassinis sista närflygning av Titan, den 22 april, 2017. Det var uppdragets sista titt på månens mindre sjöar, och laget gjorde det bästa av det. Att samla ekon från ytorna på små sjöar medan Cassini zippade av Titan var en unik utmaning.

"Detta var Cassinis sista hurra på Titan, och det var verkligen en bedrift, sa Lunine