De grootste maan van Saturnus, Titan, is een mysterieuze plek; en hoe meer we erover leren, hoe meer verrassingen het in petto lijkt te hebben. Afgezien van het enige lichaam buiten de aarde dat een dichte, stikstofrijke atmosfeer heeft, heeft het ook methaanmeren op het oppervlak en methaanwolken in zijn atmosfeer. Deze hydrologische cyclus, waarbij methaan wordt omgezet van een vloeistof in een gas en weer terug, lijkt erg op de watercyclus hier op aarde.
Dankzij de NASA / ESA Cassini-Huygens missie, die eindigde op 15 september toen het vaartuig in de atmosfeer van Saturnus neerstortte, hebben we de afgelopen jaren veel geleerd over deze maan. De laatste vondst, gedaan door een team van UCLA-planetaire wetenschappers en geologen, heeft te maken met de methaanregenstormen van Titan. Ondanks dat ze zelden voorkomen, kunnen deze regenbuien blijkbaar nogal extreem worden.
Het onderzoek met details over hun bevindingen, getiteld "Regionale patronen van extreme neerslag op Titan in overeenstemming met waargenomen alluviale waaierverdeling", verscheen onlangs in het wetenschappelijke tijdschrift. Nature Geoscience. Onder leiding van Saun P. Faulk, een afgestudeerde student aan de afdeling Earth, Planetary en Space Sciences van UCLA, voerde het team simulaties uit van de regen van Titan om te bepalen hoe extreme weersomstandigheden het maanoppervlak hebben gevormd.
Wat ze ontdekten was dat de extreme methaanregenbuien het ijzige oppervlak van de maan op vrijwel dezelfde manier kunnen afdrukken als extreme regenbuien het rotsachtige oppervlak van de aarde vormen. Op aarde spelen intense stortbuien een belangrijke rol in de geologische evolutie. Wanneer regenval zwaar genoeg is, kunnen stormen grote waterstromen veroorzaken die sediment naar lage landen transporteren, waar het kegelvormige kenmerken vormt die bekend staan als alluviale ventilatoren.
Tijdens zijn missie, de Cassini orbiter vond bewijs van vergelijkbare kenmerken op Titan met behulp van zijn radarinstrument, wat suggereerde dat het oppervlak van Titan zou kunnen worden beïnvloed door intense regenval. Hoewel deze fans een nieuwe ontdekking zijn, hebben wetenschappers het oppervlak van Titan bestudeerd sinds Cassini voor het eerst het Saturnus-systeem in 2006 bereikte. In die tijd hebben ze verschillende interessante kenmerken opgemerkt.
Deze omvatten de uitgestrekte zandduinen die de lagere breedtegraden van Titan domineren en de methaanmeren en zeeën die de hogere breedtegraden domineren - vooral rond het noordelijke poolgebied. De zeeën - Kraken Mare, Ligeia Mare en Punga Mare - zijn honderden kilometers breed en tot enkele honderden meters diep en worden gevoed door vertakte, rivierachtige kanalen. Er zijn ook veel kleinere, ondiepere meren met afgeronde randen en steile wanden, die over het algemeen in vlakke gebieden voorkomen.
In dit geval ontdekten de UCLA-wetenschappers dat de alluviale ventilatoren zich voornamelijk tussen 50 en 80 graden noorderbreedte bevinden. Dit plaatst ze dicht bij het centrum van het noordelijk en zuidelijk halfrond, hoewel iets dichter bij de polen dan de evenaar. Om te testen hoe de eigen stortbuien van Titan deze functies zouden kunnen veroorzaken, vertrouwde het UCLA-team op computersimulaties van de hydrologische cyclus van Titan.
Wat ze ontdekten was dat terwijl regen zich meestal ophoopt in de buurt van de polen - waar de grote meren en zeeën van Titan zich bevinden - de meest intense stortbuien plaatsvinden in de buurt van 60 graden noorderbreedte. Dit komt overeen met de regio waar alluviale ventilatoren het sterkst geconcentreerd zijn, en geeft aan dat wanneer Titan regen ervaart, het vrij extreem is - zoals een seizoensgebonden moessonachtige stortbui.
Zoals Jonathan Mitchell - universitair hoofddocent planetaire wetenschap aan de UCLA en senior auteur van de studie - aangaf, is dit niet anders dan sommige extreme weersomstandigheden die onlangs hier op aarde werden ervaren. "De meest intense methaanstormen in ons klimaatmodel dumpen minstens een meter regen per dag, wat in de buurt komt van wat we deze zomer in Houston zagen van orkaan Harvey", zei hij.
Het team ontdekte ook dat methaanregenstormen op Titan vrij zeldzaam zijn en minder dan één keer per Titan-jaar voorkomen - wat neerkomt op 29 en een half aardse jaar. Maar volgens Mitchell, die ook de hoofdonderzoeker is van UCLA's onderzoeksgroep Titan klimaatmodellering, is dit vaker dan ze hadden verwacht. 'Ik had gedacht dat dit een eenmalige gebeurtenis zou zijn, al was het maar', zei hij. 'Dus dit is nogal een verrassing.'
In het verleden suggereerden klimaatmodellen van Titan dat vloeibaar methaan zich over het algemeen dichter bij de polen concentreert. Maar geen eerdere studie heeft onderzocht hoe neerslag sedimenttransport en erosie kan veroorzaken, of heeft aangetoond hoe dit verschillende kenmerken aan het oppervlak zou verklaren. Als resultaat suggereert deze studie ook dat regionale variaties in oppervlaktekenmerken kunnen worden veroorzaakt door regionale variaties in neerslag.
Bovendien is deze studie een indicatie dat de aarde en Titan nog meer gemeen hebben dan eerder werd gedacht. Op aarde leiden temperatuurverschillen tot intense seizoensgebeurtenissen. In Noord-Amerika komen tornado's voor in de vroege tot late lente, terwijl sneeuwstormen optreden in de winter. Ondertussen zorgen temperatuurschommelingen in de Atlantische Oceaan ervoor dat er orkanen ontstaan tussen de zomer en de herfst.
Evenzo lijkt het erop dat op Titan ernstige variaties in temperatuur en vocht extreme weersomstandigheden veroorzaken. Wanneer koelere, nattere lucht van de hogere breedtegraden in wisselwerking staat met warmere, drogere lucht van de lagere breedtegraden, ontstaan er intense regenbuien. Deze bevindingen zijn ook significant als het gaat om andere lichamen in ons zonnestelsel met alluviale ventilatoren - zoals Mars.
Uiteindelijk zou het begrijpen van de relatie tussen neerslag en planetaire oppervlakken kunnen leiden tot nieuwe inzichten over de impact die klimaatverandering heeft op aarde en de andere planeten. Dergelijke kennis zou ons ook een heel eind helpen om de effecten die het hier op aarde heeft te verzachten, waar de veranderingen alleen onnatuurlijk zijn, maar ook plotseling en zeer gevaarlijk.
En wie weet? Op een dag zou het ons zelfs kunnen helpen de omgevingen op andere planeten en lichamen te veranderen, waardoor ze geschikter worden voor menselijke bewoning op lange termijn (ook bekend als terraforming)!
