Nya rön om månen Titans hav och floder

 

Titan är Saturnus största måne och den näst största månen i solsystemet störst är Jupiters måne Ganymedes. 

Cassini-Huygens 20-åriga uppdrag med att utforska Saturnus och dess planetsystem avslutades för nästan sju år sedan och genererade mängder av data som fortfarande analyseras.

Astronomer från Cornell-university har spelat en viktig roll i analysen och en ny studie av radarexperimentdata visar nya insikter relaterade till sammansättning och aktivitet i de flytande kolvätehaven nära nordpolen på Titan.  Med hjälp av data från flera bistatiska radarinsamlingar kunde en Cornell-ledd forskargrupp separat analysera och uppskatta sammansättningen och ojämnheten av Titans havsytor, något som tidigare analyser av monostatiska radardata inte kunnat visa.

Resultatet kommer att hjälpa till att bana väg för framtida kombinerade undersökningar av Titans hav med hjälp av Cassini-data.

I analysen fann man skillnader i sammansättningen av kolvätehavens ytskikt, beroende på latitud och läge (nära floder och flodmynningar ex). Närmare bestämt visar den sydligaste delen av havet Kraken Mare den högsta dielektriska konstanten – ett mått på ett materials förmåga att reflektera en radiosignal. Till exempel är vatten på jorden mycket reflekterande, med en dielektrisk konstant på cirka 80; Titans etan- och metanhav är cirka 1,7.

Forskarnas resultat visade att alla tre haven på Titan var mestadels lugna vid tidpunkten för förbiflygningarna, med ytvågor som inte var större än 3,3 millimeter höga. En något högre nivå– upp till 5,2 mm – uppmättes dock nära kustområden, flodmynningar och bassänger vilket kan vara indikationer på tidvattenströmmar.

"Vi har också indikationer på att floderna som matar haven består av ren metan", beskriver Poggiali "tills de rinner ut i de öppna flytande haven, som är mer etanrika. Det är som på jorden, när sötvattenfloder rinner ut i och blandas med havens salta vatten.

"Detta stämmer väl överens med meteorologiska modeller för Titan", beskriver Nicholson, "som förutspår att "regnet" som faller från dess himmel sannolikt består av nästan ren metan (likt vårt regn består av nästan bara sötvatten)  med spår av etan och andra kolväten.

Valerio Poggiali, forskningsassistent vid Cornell Center for Astrophysics and Planetary Science (CCAPS) vid College of Arts and Sciences (A&S), var huvudförfattare till artikeln"Surface Properties of the Seas of Titan as Revealed by Cassini Mission Bistatic Radar Experiments", som publicerades den 16 juli i Nature Communications.

Medförfattare inkluderar Alexander Hayes '03, M.Eng. '04, Jennifer och Albert Sohn Professor och chef för CCAPS; Philip Nicholson, professor vid institutionen för astronomi (A&S); och Daniel Lalich, forskningsassistent vid CCAPS.

Bild wikipedia (engelska). Struktur av Titans isiga skorpa.

Månen Titans sjöars eroderade kuster

 

Titan är Saturnus största måne och den näst största månen i solsystemet. Titans sjöar innehåller inte vatten utan flytande etan och metan. Sjöarna uppskattas vara upp till 200 meter djupa. I tre sjöar har upptäckts något som antas vara vågor. Vågorna antas vara 1,5 centimeter höga och rör sig med en hastighet på 2,5 kilometer per timme. Den största av sjöarna heter Kraken Mare.

MIT-geologer (Massachusetts Institute of Technology) har studerat Titans kustlinjer och genom datasimuleringar visat att månens kustformationer sannolikt har formats av vågor. Fram tills nu har forskare hittat indirekta och motstridiga tecken på vågaktivitet, baserat på avlägset tagna bilder av Titans yta.

MIT-teamet använde ett annat tillvägagångssätt för att undersöka förekomsten av vågor på Titan, genom att först modellera de sätt på vilka en sjö kan erodera kusterna på jorden. De tillämpade sedan sina datamodeller på Titans sjöar för att avgöra hur strandlinjerna i Cassinis bilder kan ha skapats. Vågor, blev den mest sannolika förklaringen.

Forskarna betonar att deras resultat inte är definitiva; För att bekräfta att det finns vågor i sjöarna på Titan krävs direkta observationer av vågaktiviteten på månens yta.

"Vi kan säga, baserat på våra resultat, att kustlinjerna runt Titans sjöar troligast visar på erosion av vågor ", beskriver Taylor Perron, Cecil and Ida Green Professor of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences vid MIT. "Om vi kunde stå vid kanten av en  av Titans sjöar skulle vi kunna se vågor av flytande metan och etan som slår mot stranden mot kusterna då det stormar. Något som skulle kunna erodera det material som kusten består av.

Perron och hans kollegor, inklusive försteförfattaren Rose Palermo PhD '22, en tidigare doktorand vid MIT-WHOI Joint Program och nuvarande forskningsgeolog vid U.S. Geological Survey, har nyligen publicerat sin studie i Science Advances. Medförfattare inkluderade MIT-forskaren Jason Soderblom; tidigare MIT-postdoktor Sam Birch, nu biträdande professor vid Brown University; Andrew Ashton vid Woods Hole Oceanographic Institution; och Alexander Hayes från Cornell University.

Bild Titans yta. Bildkälla: NASA/JPL; University of Arizona; Universitetet i Idaho

Dragonfly ska besöka månen Titan under 2027.

 

Saturnus största måne Titan består av en komplex kolrik kemi. Här finns ett hav under isen och tidigare närvaro av flytande vatten på ytan vilket gör månen till en idealisk plats att studera prebiotiska kemiska processer på och potentiell livsvillkor i en utomjordisk miljö.

Dragonfly är en sond som ska sändas upp under 2027 med ett instrument som kallas Dragonfly Mass Spectrometer (DraMS) utformat för att undersöka kemin på Titan. Instrumentet kan också belysa de typer av kemiska steg som inträffade på jorden som resulterade i bildandet av liv så kallad prebiotisk kemi. 

DraMS kommer att möjliggöra för forskare på jorden att fjärrstudera den kemiska sammansättningen av Titan-ytan. "Vi vill veta om den typ av kemi som troligen var viktig för de tidiga pre-biokemiska systemen på jorden äger rum nu på Titan”, förklarar Dr. Melissa Trainer från NASA: s Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Maryland.Trainer planetforskare och astrobiolog som specialiserat sig på Titan och som är en av Dragonfly- uppdragets biträdande huvudutredare. Hon är även ledare för DraMS- instrumentet som kommer att skanna igenom prover från Titans ytmaterial efter prebiotisk kemi.

För uppdraget kommer Dragonfly att dra nytta av Titans låga gravitation och täta atmosfär för att kunna flyga mellan olika intressanta platser på Titans yta, mil från varandra. Detta gör det möjligt för Dragonfly att flytta hela sin uppsättning instrument till en ny plats när en är färdigundersökt och ge tillgång till prover i miljöer med en mängd skilda geologiska historier.

På varje plats kommer prover mindre än ett gram att borras ut ur ytan för att söka efter komplexa organiska ämnen (DrACO) att tas in i landarens huvudkropp, till en plats som kallas "vinden" som rymmer DraMS-instrumentet. Där kommer de att bestrålas av en inbyggd laser eller förångas i en ugn för att analyseras med DraMS. Masspektrometern analyserar  de olika kemiska komponenterna av ett prov genom att separera komponenter ner till deras basmolekyler och leda dem genom sensorer för identifiering.

DraMS är utformat för att se på de organiska molekyler som kan finnas på Titan, sammansättning och fördelning i olika miljöer, beskriver Trainer. Organiska molekyler innehåller kol och används av alla kända livsformer. De är av intresse för att förstå bildandet av liv eftersom dessa molekyler kan skapas i både levande och icke-levande processer.

DraMS och andra vetenskapliga instrument på Dragonfly designas och byggs under ledning av Johns Hopkins Applied Physics Laboratory i Laurel, Maryland, som hanterar uppdraget för NASA och designar och bygger rotorcraft-landern. Teamet inkluderar nyckelpartners vid Goddard, den franska rymdorganisationen (CNES, Paris, Frankrike), varifrån tillhandahålls gaskromatografmodulen för DraMS som kommer att ge en ytterligare separation, Lockheed Martin Space, Littleton, Colorado, NASA Ames Research Center vid Moffett Federal Airfield i Kaliforniens Silicon Valley, NASA Langley Research Center, Hampton, Virginia, NASA Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Kalifornien, Penn State University, State College, Pennsylvania, Malin Space Science Systems, San Diego, Kalifornien, Honeybee Robotics, Brooklyn, New York, German Aerospace Center (DLR), Köln, Tyskland och Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA), Tokyo, Japan är andra parners.

Bild vikipedia på Saturnus största måne Titan avbildad 2011 i sin naturliga färg. Den tjocka atmosfären är orange på grund av ett tät dis orsakad av organiska föreningar (föreningar som alla innehåller grundämnet kol).

NASA är intresserad av att hämta prov från månen Titan.

 

NASA: s nyaste framtida prospekteringsidéer inkluderar projekt som en dag kan komma att returnera prover från Saturnus måne Titan, möjliggöra att astronauter kan uppleva artificiell gravitation i rymden eller skicka häpnadsväckande mängder planetdata tillbaka till jorden.

Årets ansökningar ger fas I-mottagarna upp till 125000 $ vardera för preliminär forskning. De som uppfyller kraven kan ansöka om ett fas II-bidrag efter nio månader. Programmet ger i allmänhet upp till  500000 $ vardera för fas II-mottagare och  2 miljoner dollar vardera för fas III. Nedan länk visar  den fullständiga listan över mottagare av fas I 2021. Koppla upp och läs om alla projekt. De korta beskrivningarna där har hämtats direkt från varje projekts enskilda experimentsidor på NIAC:s webbplats.

 https://www.nasa.gov/directorates/spacetech/niac/2021_Phase_I/

Bild från vikimedia på hur Saturnus största måne Titans kända landformationer ser ut.