De grootste maan van Saturnus laat sneeuw en ijs van ethaan, methaan en hogere organische verbindingen naar beneden regenen. Op de grond zouden opgehoopte brokken materiaal kunnen fungeren als gletsjers en kortlevende drijvende ‘magische eilanden’ kunnen vormen aan de randen van methaanmeren op de maan. Uit een nieuwe studie blijkt dat de 'magische eilanden' van Titan waarschijnlijk poreuze, bevroren drijvende massa's organische vaste stoffen zijn, terwijl eerder onderzoek dacht dat het bellen waren.

De afbeelding van de kunstenaar van het landschap van Titan omvat een wazige atmosfeer, donkere zandduinen en spiegelgladde meren en oceanen die lijken op die op aarde. Nieuw onderzoek op deze lichamen van vloeibare koolwaterstoffen suggereert dat het verschijnen van "magische eilanden" veroorzaakt kan worden door drijvende organische vaste stoffen. Bron afbeelding: NASA/JPL

Het onderzoek werd gepubliceerd in Geophysical Research Letters, een tijdschrift van de American Geophysical Union (AGU) dat krachtige, korte rapporten publiceert die een directe impact hebben op de aard- en ruimtewetenschap.

Titan's unieke sfeer en oppervlak

De grootste maan van Saturnus, Titan, is gehuld in een wazige oranje atmosfeer die 50 procent dikker is dan die van de aarde en rijk is aan methaan en andere op koolstof gebaseerde of organische moleculen. Het oppervlak van Titan is bedekt met donkere zandduinen gemaakt van organisch materiaal en oceanen van vloeibaar methaan en ethaan. Wat nog merkwaardiger is, is dat deze heldere plekken op het oceaanoppervlak op radarbeelden voortdurend veranderen, van uren tot weken of zelfs langer.

Radar dringt door de dikke smog van Titan en onthult meren en uitgestrekte oceanen in de poolgebieden van de maan, op deze foto gemaakt door het Cassini-ruimtevaartuig. Mensen zagen het tijdelijke hoogtepunt: het "Magic Island" verscheen en verdween op Legia Mare. Afbeeldingscredits: Centrum, NASA/JPL-Caltech/ASI/USGS; links en rechts, NASA/ESA. Met dank aan: T. Cornet, ESA

Het mysterie van de magische eilanden

Wetenschappers ontdekten deze kortstondige ‘magische eilanden’ voor het eerst tijdens de Cassini-Huygens-missie in 2014 en proberen sindsdien te achterhalen wat ze zijn. Eerder onderzoek heeft gesuggereerd dat het eilandachtige fantomen kunnen zijn die door oceaangolven zijn gecreëerd, of dat het echte eilanden kunnen zijn die zijn gemaakt van zwevende vaste stoffen, drijvende vaste stoffen of stikstofbellen. Planetair wetenschapper Xinting Yu, hoofdauteur van de nieuwe studie, vroeg zich af of een nadere blik op de relatie tussen de atmosfeer van Titan, vloeibare meren en vast materiaal dat op het oppervlak van de maan is afgezet, licht zou kunnen werpen op de oorsprong van deze mysterieuze eilanden.

"Ik wil onderzoeken of deze magische eilanden echt organisch materiaal zijn dat op zee drijft, net zoals puimstenen op aarde, die op het water kunnen drijven en uiteindelijk naar de bodem van de zee kunnen zinken," zei Yu.

Vreemde organische wereld

De bovenste atmosfeer van Titan is dichtbevolkt met een verscheidenheid aan organische moleculen. De moleculen condenseerden samen, vormden ijs en vielen vervolgens op het maanoppervlak – inclusief in rivieren en meren van griezelig glad vloeibaar methaan en ethaan in golven van slechts een paar millimeter hoog.

Yu en haar team zijn geïnteresseerd in het lot van deze organische klonten zodra ze de koolwaterstofmeren van Titan bereiken. Zullen ze zinken of drijven?

Onderzoek naar drijvende theorie

Om dit uit te vinden, onderzocht het team eerst of de organische vaste stoffen van Titan eenvoudigweg konden oplossen in de methaanmeren van de maan. Omdat het meer al verzadigd is met organische deeltjes, stelde het team vast dat de vallende vaste stoffen niet oplossen wanneer ze de vloeistof bereiken.

"Om ervoor te zorgen dat we de magische eilanden kunnen zien, kunnen ze niet even blijven drijven en dan zinken," zei Yu. "Ze moeten een tijdje blijven zweven, maar ze kunnen niet eeuwig blijven zweven."

De meren en oceanen van Titan worden gedomineerd door methaan en ethaan, die beide een lage oppervlaktespanning hebben, waardoor het voor vaste stoffen moeilijk is om te drijven. Modellen suggereren dat de meeste bevroren vaste stoffen te dicht zijn en een te lage oppervlaktespanning hebben om de magische eilanden van Titan te vormen, tenzij de vaste klonten zo poreus zijn als Zwitserse kaas.

De onderzoekers ontdekten dat als de ijsmassa groot genoeg is en de juiste verhouding gaten en smalle buizen heeft, vloeibaar methaan langzaam naar binnen kan sijpelen, waardoor de ijsmassa op het oppervlak kan blijven hangen.

De vorming van de Magische Eilanden

Uit modellering blijkt dat individuele klonten mogelijk te klein zijn om op zichzelf te drijven. Maar als er voldoende klonten samenklonteren nabij een kust, breken grotere klonten af ​​en drijven weg, vergelijkbaar met hoe gletsjers zich op aarde vormen. Deze organische gletsjers combineren een groter volume en de juiste porositeit om het magische eilandfenomeen te verklaren.

Naast de magische eilanden zijn de oceanen en meren van Titan bedekt met een dunne laag bevroren vaste stoffen, wat de ongebruikelijke gladheid van het vloeibare lichaam zou kunnen verklaren. De bevindingen van het onderzoek zouden daarom twee mysteries van Titan kunnen verklaren.

Samengestelde bron: ScitechDaily