Saturns största måne, Titan, är en mystisk plats; och ju mer vi lär oss om det, desto fler överraskningar verkar ha i väntan. Bortsett från att vara den enda kroppen utanför jorden som har en tät, kväverik atmosfär, har den också metan sjöar på ytan och metan moln i sin atmosfär. Denna hydrologiska cykel, där metan omvandlas från en vätska till en gas och tillbaka igen, är mycket lik vattencykeln här på jorden.
Tack till NASA / ESA Cassini-Huygens uppdrag, som avslutades den 15 september när hantverket kraschade i Saturnus atmosfär, har vi lärt oss mycket om denna måne de senaste åren. Det senaste fyndet, som gjordes av ett team av UCLA-planetforskare och geologer, har att göra med Titans metanregnstormar. Trots att de är en sällsynt händelse kan dessa regnstormar uppenbarligen bli ganska extrema.
Studien som beskriver deras resultat, med titeln "Regionala mönster för extremt utfällning på titan i överensstämmelse med observerad alluvial fanfördelning", dykte nyligen upp i den vetenskapliga tidskriften Nature Geoscience. Under ledning av Saun P. Faulk, en forskarstuderande vid UCLA: s avdelning för jord-, planet- och rymdvetenskap, genomförde teamet simuleringar av Titans regn för att avgöra hur extrema väderhändelser har format månens yta.
Vad de fann var att de extrema metanregnarna kan påverka månens isiga yta på ungefär samma sätt som extrema regnstormar formar jordens steniga yta. På jorden spelar intensiva regnstormar en viktig roll i den geologiska utvecklingen. När nederbörden är tillräckligt tung kan stormar utlösa stora vattenflöden som transporterar sediment till låga länder, där det bildar konformade funktioner kända som alluviala fans.
Under det är uppdraget, Cassini orbiter fann bevis för liknande funktioner på Titan med sitt radarinstrument, vilket antydde att Titans yta skulle kunna påverkas av intensivt regn. Medan dessa fans är en ny upptäckt, har forskare studerat ytan på Titan ända sedan Cassini först nådde Saturn-systemet 2006. Under den tiden har de noterat flera intressanta funktioner.
Dessa inkluderade de enorma sanddynerna som dominerar Titans lägre breddegrader och metansjöarna och haven som dominerar den högre breddegraden - särskilt runt den norra polära regionen. Haven - Kraken Mare, Ligeia Mare och Punga Mare - mäter hundratals km över och upp till flera hundra meter djupa, och matas av grenade, flodliknande kanaler. Det finns också många mindre, grundare sjöar som har rundade kanter och branta väggar och som vanligtvis finns i platta områden.
I det här fallet fann UCLA-forskarna att de alluviala fansen huvudsakligen ligger mellan 50 och 80 grader. Detta placerar dem nära mitten av de norra och södra halvklotet, men något närmare polerna än ekvatorn. För att testa hur Titans egna regnstormar kunde orsaka dessa funktioner, förlitade UCLA-teamet sig på datasimuleringar av Titans hydrologiska cykel.
Vad de fann var att medan regn mestadels samlas nära polerna - där Titans stora sjöar och hav finns - de mest intensiva regnstormarna förekommer nära 60 grader. Detta motsvarar regionen där alluviala fans är mest koncentrerade, och indikerar att när Titan upplever regn är det ganska extremt - som en säsongsbetonad monsunliknande regn.
Som Jonathan Mitchell - en UCLA-docent i planetvetenskap och en äldre författare till studien - indikerade är detta inte olikt för vissa extrema väderhändelser som nyligen upplevdes här på jorden. "De mest intensiva metanstormarna i vår klimatmodell dumpar åtminstone en fot regn om dagen, vilket kommer nära det vi såg i Houston från orkanen Harvey i sommar," sade han.
Teamet fann också att på Titan är metanregnstormar ganska sällsynta och förekommer mindre än en gång per Titanår - vilket fungerar till 29 och ett halvt jordår. Men enligt Mitchell, som också är den huvudsakliga utredaren för UCLA: s forskningsgrupp för klimatmodellering i Titan, är detta oftare än de förväntade sig. ”Jag hade trott att det skulle vara händelser en gång-millennium, om inte ens det,” sa han. "Så det här är en överraskning."
Tidigare har klimatmodeller av Titan föreslagit att flytande metan i allmänhet koncentreras närmare polerna. Men ingen tidigare studie har undersökt hur nederbörd kan orsaka sedimenttransport och erosion, eller visat hur detta skulle bero på olika funktioner som observerats på ytan. Som ett resultat tyder denna studie också på att regionala variationer i ytfunktioner kan orsakas av regionala variationer i nederbörd.
Dessutom är denna studie en indikation på att Jorden och Titan har ännu mer gemensamt än tidigare trott. På jorden är kontraster i temperatur det som leder till intensiva säsongsbetonade väderhändelser. I Nordamerika förekommer tornadon under den tidiga till sena våren, medan snöstormor uppstår under vintern. Under tiden är temperaturvariationer i Atlanten det som leder till att orkaner bildas mellan sommaren och hösten.
På samma sätt verkar det som om Titan är allvarliga variationer i temperatur och fuktighet som utlöser extremt väder. När kallare, fuktigare luft från de högre breddegraderna interagerar med varmare, torrare luft från de lägre breddegraderna, resulterar intensiva regnstormar. Dessa fynd är också viktiga när det gäller andra kroppar i vårt solsystem som har alluviala fläktar på dem - till exempel Mars.
I slutändan kan förståelsen av förhållandet mellan nederbörd och planetarytor leda till ny insikt om hur klimatförändringarna har på Jorden och de andra planeterna. Sådan kunskap skulle också göra en lång väg mot att hjälpa oss att mildra effekterna det har här på jorden, där förändringarna bara är onaturliga, men också plötsliga och mycket farliga.
Och vem vet? En dag kan det till och med hjälpa oss att förändra miljöerna på andra planeter och kroppar och därmed göra dem mer lämpade för långsiktig mänsklig bosättning (aka terraforming)!
