Rymdskeppet Cassini har fått några konstiga uppgifter från Saturns måne Titan, och forskare kommer snart att pröva om det kan finnas "isberg" av sorter, block av kolväte som flyter på ytan av sjöarna och hav av flytande kolväte.
"En av de mest spännande frågorna om dessa sjöar och hav är om de kanske är värd för en exotisk livsform," sade Jonathan Lunine, en pappersmedförfattare och Cassini tvärvetenskaplig titanforskare vid Cornell University, Ithaca, NY "Och bildandet av flytande kolväteis kommer att ge en möjlighet för intressant kemi längs gränsen mellan vätska och fast ämne, en gräns som kan ha varit viktig i ursprunget till markliv. "
Titan är den enda andra kroppen förutom jorden i vårt solsystem med stabila vätskekroppar på ytan. Men det är för kallt på Titan för att vatten ska vara flytande, så kolväten som etan och metan fyller lakebäddar och hav där, och forskare har fastställt att det till och med finns en trolig nederbörd och förångning som involverar kolväten.
Etan och metan är organiska molekyler, som forskare tror kan vara byggstenar för den mer komplexa kemi från vilken livet uppstod.
Cassini har sett ett stort nätverk av dessa kolvätehav täcka Titans norra halvklot, medan en mer sporadisk uppsättning sjöar finns på södra halvklotet.
Det har länge varit tänkt att sjöar eller hav prickade Titan, ända sedan Voyager 1 och 2 flög förbi Saturn-systemet i början av 1980-talet. Men med Titans tjocka atmosfär erhölls inte direkt bevis förrän 1995 under observationer från Hubble Space Telescope. Cassini-uppdraget har avbildat och kartlagt många av dessa vätskekroppar på Titan.
Rymdskeppet Cassini har fått blandade avläsningar i reflektionsförmågan på sjöarnas ytor på Titan. En slät yta eller vätskor prickade med isbitar kan vara en möjlig förklaring till avläsningarna.
Fram till denna tidpunkt antog Cassini-forskare att Titan-sjöarna inte skulle ha flytande is, eftersom fast metan är tätare än flytande metan och skulle sjunka. Men en ny modell beaktar samspelet mellan sjöarna och atmosfären, vilket resulterar i olika blandningar av kompositioner, fickor av kvävgas och temperaturförändringar. Resultatet, konstaterade forskare, är att vinterisen flyter i Titans metan-och-etanrika sjöar och hav om temperaturen ligger under metans fryspunkt - minus 297 grader Fahrenheit (90,4 kelvin). Forskarna insåg att alla istyper som de ansåg skulle flyta om de var sammansatta av minst 5 procent "luft", vilket är en genomsnittlig sammansättning för ung havsis på jorden. ("Luft" på Titan har betydligt mer kväve än jordluften och nästan inget syre.)
Om temperaturen sjunker med bara några grader, sjunker isen på grund av de relativa andelen kvävgas i vätskan jämfört med det fasta ämnet. Temperaturer nära fryspunkten för metan kan leda till både flytande och sjunkande is - det vill säga en kolvät isskorpa ovanför vätskan och block av kolväteis på botten av sjöbotten. Forskare har inte helt tagit fram vilken färg isen skulle vara, även om de misstänker att den skulle vara färglös, som den är på jorden, kanske tonad rödbrun från Titans atmosfär.
"Vi vet nu att det är möjligt att frysa metan-och-etan-is på Titan i tunna block som tränger samman när det blir kallare - liknande det vi ser med arktisk havsis i början av vintern," sade Jason Hofgartner , första författare på tidningen och en forskare vid naturvetenskap och teknikforskning i Kanada vid Cornell. "Vi vill ta hänsyn till dessa villkor om vi någon gång beslutar att utforska Titan-ytan någon dag."
Cassinis radarinstrument kommer att kunna testa den här modellen genom att titta på vad som händer med reflektionsförmågan på ytorna på dessa sjöar och hav. En kolvätesjö som värms upp i den tidiga vårens tining, som de norra sjöarna i Titan har börjat göra, kan bli mer reflekterande när isen stiger upp till ytan. Detta skulle ge en råare ytkvalitet som reflekterar mer radioenergi tillbaka till Cassini och gör att den ser ljusare ut. När vädret blir varmare och isen smälter kommer sjöytan att vara ren vätska, och Cassini-radaren kommer att bli mörkare.
"Cassinis förlängda vistelse i Saturn-systemet ger oss en enastående möjlighet att titta på effekterna av säsongsförändringar hos Titan," sa Linda Spilker, Cassini-projektforskare vid NASA: s Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Calif. "Vi kommer att ha en möjlighet att se om teorierna stämmer. ”
Källa: NASA / JPL
