Den första kartan som visar den globala geologin för Saturnus största måne, Titan, har färdigställts och avslöjar till fullo en dynamisk värld av sanddyner, sjöar, slätter, kratrar och andra terränger.

Planetgeologen David Williams från Arizona State Universitys School of Earth and Space Exploration arbetade med ett team av forskare, ledd av planetgeologen Rosaly Lopes från NASA:s Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Kalifornien, att utveckla denna globala geologiska karta över Titan. Kartan, och deras fynd, som inkluderar den relativa åldern för Titans geologiska terräng, publicerades nyligen i tidskriften Natur astronomi .

Titan är den enda planetkroppen i vårt solsystem förutom jorden som är känd för att ha stabil vätska på sin yta. Men istället för att vatten regnar ner från molnen och fyller sjöar och hav som på jorden, på Titan är det metan och etan som regnar ner – kolväten som vi tänker på som gaser men som beter sig som vätskor i Titans kyliga klimat.

"Titan har en aktiv metanbaserad hydrologisk cykel som har format ett komplext geologiskt landskap, vilket gör dess yta till en av de mest geologiskt olika i solsystemet, " sa huvudförfattaren Lopes.

"Trots de olika materialen, temperaturer och gravitationsfält mellan jorden och Titan, många ytegenskaper är likartade mellan de två världarna och kan tolkas som produkter av samma geologiska processer. Kartan visar att de olika geologiska terrängerna har en tydlig fördelning med latitud, globalt, och att vissa terränger täcker mycket mer yta än andra, sa Lopes.

Lopes team använde data från NASA:s Cassini-uppdrag, som fungerade mellan 2004 och 2017 och gjorde mer än 120 förbiflygningar av månen Titan av Merkurius storlek. Specifikt, de använde data från Cassinis radarkamera för att penetrera Titans ogenomskinliga atmosfär av kväve och metan. Dessutom, teamet använde data från Cassinis synliga och infraröda instrument, som kunde fånga några av Titans större geologiska särdrag genom metandiset.

"Denna studie är ett exempel på att använda kombinerade datamängder och instrument, ", sa Lopes. "Även om vi inte hade global täckning med syntetisk bländarradar (SAR), vi använde data från andra instrument och andra lägen från radar för att korrelera egenskaper hos de olika terrängenheterna, så vi kan dra slutsatser om terrängen även i områden där vi inte har SAR-täckning."

Williams roll i kartläggningen av Titan var att arbeta med JPL-teamet för att identifiera vilka geologiska enheter som kunde bestämmas med hjälp av först radarbilderna och sedan för att extrapolera dessa enheter till de icke-radartäckta regionerna. Att göra så, Williams byggde på sin erfarenhet av att arbeta med radarbilder på NASA:s Magellan Venus orbiter och från en tidigare regional geologisk karta över Titan som han utvecklade.

"Cassini-uppdraget avslöjade att Titan är en geologiskt aktiv värld, där kolväten som metan och etan tar den roll som vatten har på jorden, ", sa Williams. "Dessa kolväten regnar ner på ytan, flyter i bäckar och floder, samlas i sjöar och hav, och förångas till atmosfären. Det är en ganska häpnadsväckande värld!"

Williams, som också är chef för Ronald Greeley Center for Planetary Studies vid ASU, har stor erfarenhet av att arbeta med geologisk kartläggning av små och ovanliga planetariska objekt, inklusive Jupiters vulkanmåne Io, asteroiden Vesta, dvärgplaneten Ceres och nu Titan.

"Vi höll möten på ASU tidigare detta årtionde för att ta reda på hur man kartlägger Titan med hjälp av högupplöst radar och lägre upplösta synliga bilder, " förklarade Williams. "Titan kartläggare från NASA:s Jet Propulsion Laboratory och Cornell University kom till ASU för att ta reda på hur man gör geologisk kartläggning av denna märkliga nya värld."

Erfarenheten av att kartlägga små och ovanliga planetariska objekt kommer att hjälpa Williams på en viktig uppgift han kommer att ta sig an under det kommande decenniet, att göra den första globala geologiska kartan över metallasteroid (16) Psyche, målet för det ASU-ledda NASA Psyche-uppdraget planerat att starta 2022.