Cassini-Huygens levererade nya bevis om varför Titan har en atmosfär, vilket gör den unik bland alla solsystemets månar, säger en planetarisk forskare från University of Arizona.
Forskare kan dra slutsatsen från Cassini-Huygens resultat att Titan har ammoniak, säger Jonathan I. Lunine, en tvärvetenskaplig forskare för Europeiska rymdorganisationens Huygens-sond som landade på Titan förra månaden.
"Jag tror att det som framgår av uppgifterna är att Titan har ackrediterat eller förvärvat betydande mängder ammoniak, såväl som vatten," sade Lunine. "Om ammoniak är närvarande kan det vara ansvarigt för att ytan av viktiga delar av Titan återupptar."
Han förutspår att Cassini-instrument kommer att upptäcka att Titan har ett flytande ammoniak-och-vattenskikt under sin hårda vatten-isyta. Cassini kommer att se - Cassini-radaren har antagligen redan sett - platser där flytande ammoniak-och-vatten-slam utbröt från extremt kalla vulkaner och flödade över Titans landskap. Ammoniak i den tjocka blandningen som släpps ut på detta sätt, kallad "cryovolcanism", kan vara källan till molekylärt kväve, den viktigaste gasen i Titans atmosfär.
Lunine och fem andra Cassini-forskare rapporterade om de senaste resultaten från Cassini-Huygens-uppdraget vid American Association for the Advancement of Science-mötet i Washington, D.C. idag (19 februari).
Cassini-radaren avbildade en funktion som liknar ett basaltflöde på jorden när den gjorde sitt första nära pass av Titan i oktober 2004. Forskare tror att Titan har en bergkärna, omgiven av ett överliggande lager med stenhårt vatten. Ammoniak i Titans vulkanvätska skulle sänka fryspunkten för vatten, sänka vätskans densitet så att den skulle vara ungefär lika flytande som vattenis och öka viskositeten till cirka basalt, sade Lunine. "Funktionen som ses i radardata antyder att ammoniak är på arbetet med Titan i kryovolkanism."
Både Cassinis Ion Neutral Mass Spectrometer och Huygen's Gas Chromatograph Mass Spectrometer (GCMS) provade Titans atmosfär och täcker den översta atmosfären ner till ytan.
Men ingen av dem upptäckte den icke-radiogena formen av argon, säger Tobias Owen från University of Hawaii, en tvärvetenskaplig Cassini-medlem och medlem av GCMS-forskargruppen. Det tyder på att byggstenarna, eller "planetesimaler", som bildade Titan innehöll kväve mestadels i form av ammoniak.
Titans excentriska, snarare än cirkulära, omloppsbana kan förklaras av månens vätskeskikt under ytan, sade Lunine. Gabriel Tobie från University of Nantes (Frankrike), Lunine och andra kommer att publicera en artikel om den i ett kommande nummer av Icarus.
"En sak som Titan inte kunde ha gjort under sin historia är att ha ett vätskeskikt som sedan frös över, för under frysprocessen skulle Titans rotationshastighet ha gått vägen, uppåt," sade Lunine. "Så antingen har Titan aldrig haft ett vätskeskikt i sitt inre - vilket är väldigt svårt att betrakta, även för ett rent vatten-isföremål, eftersom tillförselnergin skulle ha smält vatten - eller att vätskeskiktet har bibehållits fram till idag . Och det enda sättet att behålla det flytande skiktet till i dag är att ha ammoniak i blandningen. ”
Cassini-radaren upptäckte en krater på storleken av Iowa när den flög inom 1577 kilometer (980 miles) från Titan på tisdagen den 15 februari. "Det är spännande att se en rest av ett slagbassäng," sa Lunine, som diskuterade fler nya radarresultat som NASA släppte vid en AAAS-nyhetsbriefing idag. ”Stora kratare på jorden är trevliga platser för att få hydrotermiska system. Kanske har Titan ett slags analogt "metanotermiskt" system, sade han.
Radarresultat som visar få slagkratrar är i överensstämmelse med mycket unga ytor. "Det betyder att Titans kratrar antingen utplånas genom återuppsättning eller att de begravs av organiska material," sade Lunine. "Vi vet inte vilket fall det är." Forskare tror att kolvätepartiklar som fyller Titans disiga atmosfär faller från himlen och täcker marken nedanför. Om detta har inträffat under hela Titans historia, skulle Titan ha ”den största kolvätebehållaren i någon av de solida kropparna i solsystemet”, konstaterade Lunine.
Förutom frågan om varför Titan har en atmosfär, finns det två andra stora frågor om Saturns jättemåne, tillade Lunine.
En andra fråga är hur mycket metan som har förstörts under hela Titans historia, och var allt det metan kommer ifrån. Jordbaserade och rymdbaserade observatörer har länge känt att Titans atmosfär innehåller metan, etan, acetylen och många andra kolväteföreningar. Solljus förstör irreversibelt metan i Titans övre atmosfär eftersom det frigjorda väte undviker Titans svaga tyngdkraft och lämnar etan och andra kolväten bakom sig.
När Huygens-sonden värmde Titans fuktiga yta där den landade inhalerade dess instrument whiff av metan. Det är ett fast bevis på att metanregn bildar det komplexa nätverket av smala dräneringskanaler som löper från ljusare högländer till lägre, smickrare mörka områden. Bilder från det UA-ledda Descent Imager-Spectral Radiometer-experimentet dokumenterar Titans fluviala funktioner.
Den tredje frågan - en som Cassini inte riktigt fick reda på - svarar Lunine för den ”astrobiologiska” frågan. Med tanke på att flytande metan och dess organiska produkter regnar ner från Titans stratosfär, hur långt har organisk kemi kommit på Titans yta? Frågan är, Lunine sade, "I vilken utsträckning är någon möjlig avancerad kemi på Titans yta överhuvudtaget relevant för prebiotisk kemi som antagligen inträffade på jorden innan livslängden började?"
Cassini-Huygens uppdrag är ett samarbete mellan NASA, ESA och ASI, den italienska rymdbyrån. Jet Propulsion Laboratory (JPL), en avdelning vid California Institute of Technology i Pasadena, hanterar uppdraget för NASA: s Science Mission Directorate, Washington, D.C. JPL designade, utvecklade och monterade Cassini-oribtern medan ESA opererade Huygens-sonden.
Originalkälla: University of Arizona News Release
