Titan ställer sig vackert med Saturnus ringar. |

Titan har fängslad människor sedan dess upptäckt av Christiaan Huygens 1656. Inte mycket framsteg gjordes till månen förrän på 1940-talet när forskare fann att Titan hade en atmosfär. Efter 3 flybys (Pioneer 11 1979, Voyager 1 1980 och Voyager 2 1981) ville forskare ännu mer data (Douthitt 50). Och även om de var tvungna att vänta nästan ett sekel, har väntan varit värt det.

Huygens landade på månen Titan den 14 januari 2005. Sonden var dock nästan misslyckad på grund av kommunikationssvårigheter. Två radiokanaler var utformade för att vidarebefordra data från Huygens till Cassini, men bara 1 fungerade korrekt. Det innebar att hälften av uppgifterna skulle gå förlorade. Anledningen till facket var till och med värst: Ingenjörerna hade helt enkelt glömt att programmera Cassini för att lyssna på den andra kanalen (Powell 42).

Lyckligtvis hade radiotekniken förbättrats så mycket att teamet på jorden kunde instruera Huygens att skicka det mesta av den informationen från den andra kanalen direkt till jorden. Det enda skadet skulle vara fotografierna, så bara hälften var återvinnbara. Detta gjorde i bästa fall panoramabilder svåra (43).

Sonden, som vägde 705 pund, föll genom Titans atmosfär i en trevlig takt på 10 mil per timme. När den landade träffade den ett hårt skikt ungefär en halv tum i tjocklek och sjönk sedan in cirka 6 tum längre. Huygens fann att Titan har en främst metanatmosfär, en yttrycksavläsning på 1, 5 bar, 1/7 jordens tyngdkraft, lufttäthet som är fyra gånger så mycket som jordens, vindar mäter 250 mph i den övre atmosfären och ytan har många jorden -liknande funktioner som flodbäddar, sluttningar, kustlinjer, sandstänger och också erosion. Till en början var det inte klart vad som orsakade detta, men efter att notera temperaturen nära negativa 292 grader F, att den hårda skorpan observerades ge av metan och vattenånga, och kemisk analys, konstaterades att Titan har ett nederbördssystem baserat på metan. Titan är så kall att metan, normalt en gas på jorden, kunde uppnå flytande tillstånd. Ytterligare data indikerade att en typ av vulkanism skulle kunna förekomma med ammoniak och vatten-is. Detta baserades på spårmängder av argon som finns i luften (Powell 42-45, Lopes 30).

Dimet runt Titan. |

Många av dessa avslöjanden av Titan kommer just fram i ljuset på grund av den tjocka atmosfären. SAR-instrumentet på Cassini avslöjade detaljer om ytan med en hastighet av 2% täckning under varje pass när det söker igenom hela atmosfären. I själva verket är den så tjock att lite solljus kommer upp till ytan. Ändå efter den andra flybyen av Cassini i februari 2005 och närbilden av ekvatorn i oktober 2005 befanns Titan ha parallella linjefunktioner som i själva verket var sanddyner. Men de kräver vindar och därför solljus, varav lite borde nå ytan. Så vad orsakar vindarna? Kanske Saturnus allvar. Mystiken pågår, men dessa vindar är kraftfulla (bara 1, 9 mil per timme, men kom ihåg att Titan har en tät atmosfär) men ändå är bara 60% så stark som vad sanddynerna kräver. Trots det tappar Titan faktiskt en del av sin atmosfär till de höga polära vindarna, enligt Cassinis CAPS-instrument. Den upptäckte upp till 7 ton kolväten och nitrater varje dag och undkom kopplingarna på Titans stolpar och flyter ut i rymden. En del av detta dis faller tillbaka till ytan, där genom erosion av metanregn kan bilda sanden och möjliga vindsystem (Stone 16, Howard "Polar, " Hayes 28, Lopes 31-2, Arizona State University).

Några sanddyner på Titan. |

Ytterligare flybys avslöjade att sanddynerna ändrar form och verkar resa i en process som kallas saltning, eller "hoppning", som behöver hög vindhastighet och torrt material. Vissa modeller indikerar att när sand träffar andra sandpartiklar skickar kollisionen tillräckligt med flygande i luften så att hoppet kan inträffa, men endast för de partiklarna nära dynens yta. Och beroende på vindriktningen kan olika sanddyner bildas. Om de blåser i en riktning får du tvärgående sanddyner som går vinkelrätt mot vindriktningen. Men om flera vindar finns, får du längsgående sanddyner, vars linje matchar den genomsnittliga vindriktningen (Lopes 33).

På Titan är en majoritet av sanddynerna längsgående. Dunes utgör 12-20% av ytan på Titan och med 16 000+ sett finns det ingen brist på variation. I själva verket kan en majoritet hittas +/- 30 grader över och under ekvatorn med vissa till och med så långt som 55 grader. Och baserat på det övergripande mönstret för sanddynerna, bör vindarna på Titan vara väster till öst. Rotationsmodeller (som överför vinkelmoment till ytriktning) pekar emellertid på ett öst till västvindsystem. Och Huygens mätte vindar som går i en SSW-riktning. Vad ger? Nyckeln kommer ihåg att majoriteten av vindarna är längsgående och därför har många olika vindar att spela. I snabbt visar modeller byggda av Tetsuya Tokano (från University of Colongne i Tyskland) och Ralph Lorenz (från John Hopkins) att månen faktiskt borde ha öster till väst riktning men att enstaka väst till öst vind förekommer nära ekvatorn och bildar sanddyner vi har sett (Lopes 33-5).

En pussel till pusslet kan överraska dig: statisk elektricitet. Teori visar att när Titans sand blåser runt, gnider de och genererar en liten laddning. Men med tanke på de rätta interaktionerna kan sanden ackumuleras och förlora sin laddning och dumpas på vissa platser. Och kolväten som finns på ytan är inte goda ledare, vilket uppmuntrar sandarna att släppas ut bara med varandra. Hur detta fullständiga samspel med vindarna på Titan återstår att se (Lee).

Titans entre yta avslöjade. |

Cykeln av metan

Även om Huygens var kortvarig, förbättras vetenskapen vi samlar in från den ytterligare av observationer från Cassini. Berg med vattenis och organiska material finns över hela ytan, baserat på den mörka färgen de gav av i de synliga och infraröda delarna av spektrumet. Baserat på radardata är sanden på Titans yta troligtvis ett fint korn. Vi vet nu att Titan har över 75 metansjöar med några så breda som 40 mil. De är främst belägna nära polerna för vid ekvatorn är det bara tillräckligt varmt för att metan ska bli en gas men nära polerna är det tillräckligt kallt för att existera som en vätska. Sjöarna är fyllda med ett nederbördssystem som liknar Jorden liksom förångnings- och kondensationsdelarna i vår vattencykel. Men eftersom metan kan brytas ned genom solstrålning måste något fyllas på med det. Forskare hittade sin troliga skyldige: kryovolkaner som avger ammoniak och metan som fångats i klatrat som frigörs när temperaturen ökar. Om detta inte inträffar kan Titans metan vara ett fast belopp och därmed ha ett utgångsdatum. Arbetar bakåt från isotopmängderna metan-12 och metan-13 kan det vara så gammalt som 1, 6 miljarder år gammalt. Eftersom Titan är tre gånger så gammal som denna uppskattning, var det något som behövde utlösa metancykeln (Flamsteed 42, JPL "Cassini Investigates, " Hayes 26, Lopes 32).

Mithrim Montes, de högsta bergen på Titan på 10 948 ft, som avslöjats av radarbilder. |

Hur vet jag att sjöarna faktiskt är flytande? Massor av bevis. Radarbilder visar sjöarna som svarta eller något som absorberar radaren. Baserat på vad som returneras är sjöarna platta, också ett tecken på en vätska. För att toppa det från sjöarnas kanter är inte enhetliga utan taggade, ett tecken på erosion. Vidare visar mikrovågsanalys att sjöarna är varmare än terrängen, vilket är ett tecken på molekylär aktivitet som en vätska skulle visa (43).

På jorden bildas sjöar vanligtvis av glaciärrörelser som lämnar fördjupningar i marken. Så vad orsakar dem på Titan? Svaret kan ligga i sinkholes. Cassini har noterat att haven matas av floder och har oregelbundna kanter medan sjöarna är runda och ligger i relativt plana områden men har höga murar. Men den intressanta delen var när forskare märkte hur det fanns andra liknande depressioner som var tomma. Den närmaste jämförelsen med utseendet på dessa funktioner var något som kallas en karstisk formation, där lätt nedbruten berg upplöses av vatten och bildar sjunker. Temperatur, sammansättning och nederbördens hastighet spelar alla en roll i bildandet av dessa (JPL "The Mysterious").

Men kan sådana formationer verkligen hända på Titan? Thomas Cornet från ESA och hans team tog så mycket information som de kunde från Cassini, antog att ytan var fast och det viktigaste sättet för nederbörd var kolväten och krängde siffrorna. Liksom Jorden bryter ljus upp metan i luften till vätgaskomponenter som sedan rekombineras till etan och propan, som faller tillbaka till ytan av Titan, vilket hjälper till att bilda toliner. De flesta av formationerna på Titan skulle kräva 50 miljoner år, vilket passar perfekt in i den unga naturen på Titans yta. Detta trots hur regn faller nästan 30 gånger mindre på Titan än på jorden (JPL "The Mysterious", Hayes 26).

Säsongens förändringar. |

Och har Titan säsonger för att ändra dessa nivåer i sjön? Ja, nederbördssystem rör sig och motsvarar säsonger som är unika för Titan, enligt en studie gjord av Stephane Le Moulic. Hon använde bilder från ett femårigt spann av Cassini-observationer med hjälp av den visuella och infraröda spektrometern visade att molnetäckningen metan / etan skiftade från nordpolen när Titans vinter övergick till våren. Temperaturförändringar mättes under årstiderna och visade sig till och med fluktuera dagligen ungefär som vår planet men i mindre skala (1, 5 Kelvin-skillnad, med en förändring av -40 ° C på den södra halvklotet och en förändring av 6 ° C i norra halvklotet). När sommaren närmar sig Titan genereras faktiskt lätt vind som faktiskt kan bilda vågor på sjöarnas ytor från 1 centimeter till 20 centimeter i höjd enligt radardata. På toppen av detta observerades en cyanidvirvel bildas på sydpolen när denna övergång inträffade (NASA / JPL "The Many Moods", "Betz" Toxic, "Hayes 27-8, Haynes" Seasons, "Klesman" Titans Lakes " ).

Stormen på sydpolen. |

Inget av detta förklarar dock molnet som forskare har sett i Titans atmosfär. Du förstår, det består av kol och dicyanoacetylen (C4N2), eller den förening som ansvarar för att ge Titan den orange färgen. Men i stratosfären där molnet existerar finns det bara 1% av C4N2 som molnet behöver bildas. Lösningen kan vila i troposfären, direkt under molnet, där kondensationen av metan sker i en analog metod med vattnet på jorden. Av vilken anledning som helst är processen annorlunda runt Titans poler, för varm luft tvingas ner och kondenseras när kontakt har skapats med de kallare gaserna som den stöter på. Som förlängning tappas nu stratosfärluften i temperatur och tryck och tillåter ovanlig kondensation. Forskare misstänker att solljus runt polerna interagerar med C4N2, etan, acetylen och vätecyanid i atmosfären och orsakar en energiförlust som sedan kan leda till att svalare gas sjunker till en lägre nivå än de modeller som ursprungligen antydde (BBC Crew, Klesman "Titans För, "Smith).

Den möjliga dicyanoacetylencykeln. |

Tillbaka till sjöarna

Men något annat förutom vädret kan förändra dessa sjöar. Radarbilder har visat mystiska öar som formas och försvinner under flera år, med det första utseendet 2007 och senast 2014. Ön ligger i en av de största sjöarna i Titan, Ligeia Mare. Senare upptäcktes fler i det största av havet, Kraken Mare. Forskare är övertygade om att ön inte är ett tekniskt problem på grund av dess många observationer och inte heller kunde förångning redogöra för nivån på de förändringar som bevittnats. Även om det kan vara säsonger som orsakar förändringarna, kan det vara en okänd mekanism också, inklusive vågåtgärder, bubblor eller flytande skräp (JPL "Cassini Watches, " Howard "More, " Hayes 29, Oskin).

Lakes on Titan. |

Den bubbelteorin tog mark när forskare vid JPL tittade på hur metan- och etaninteraktioner skulle gå till. De fann i sina experiment att när metanregn faller på Titan, interagerar det med metan- och etan sjöar. Detta gör att kvävenivåerna blir instabila och genom att uppnå jämvikt kan frigöras som bubblor. Om tillräckligt med frigörs i ett litet utrymme kan det stå för de öar som ses, men andra egenskaper hos sjöarna måste vara kända (Kiefert "Lakes").

Den magiska ön. |

Och hur djupt är dessa sjöar och hav? RADAR-instrumentet konstaterade att Kraken Mare kan ha ett lägsta djup på 100 fot och har ett maxvärde på över 650 fot. Precision i max är osäker eftersom tekniken för att bestämma djupet (med radarekon) fungerar upp till 650 fot baserat på sjöarnas sammansättning. Ett retureko registrerades inte i vissa delar, vilket indikerade att djupet var större än radarens intervall. Ligeia Mare befanns ha ett djup på 560 fot efter senare analys av radardata. Ekot från radarbilderna hjälpte också till att bekräfta metanmaterialet i sjöarna, enligt en studie från Marco Nashogruseppe i maj 2013, som använde Mars-programvara som tittade på underjordiska djup för att analysera data (Betz "Cassini, " Hayes 28, Kruesi " till djupet ").

Samma radardata pekade också forskare på kanjonerna och dalarna som finns på ytan av Titan. Baserat på dessa eko-studsar, är några av dessa funktioner så djupa som 570 meter och har flytande metan som töms i några av dessa sjöar. Vid Flumina, som mäter 400 kilometer lång, är ett exempel på en dal som gör detta, med sin terminal som slutar vid Ligela Mare och dess bredaste del på högst en halv mil. Många olika teorier försöker förklara dem, med tektonik och erosion bland de mest populära, enligt Valerio Pogglall (University of Rome), studiens huvudförfattare. Många har påpekat hur likartade funktioner han ser ut på jordens motsvarigheter som våra flodsystem, något som är ett vanligt tema för Titan (Berger "Titan visas, " Wenz "Titans kaniner, " Haynes "Titans Grand").

En annan likhet som Titan har med jorden är att haven är anslutna - under jord. Radardata visade att haven på Titan inte ändrades separat eftersom tyngdekraften drog på månen, vilket indikerar ett sätt för vätskan att sprida sig genom antingen en kvalificeringsprocess eller via kanaler, som båda skulle hända under ytan. Forskare märkte också att tomma sjöbäddar var högre medan fyllda sjöar låg längre, vilket också indikerar ett dräneringssystem (Jorgenson).

Vid Flumina |

De inre djupterna

När Cassini kretsar runt Saturnus kommer den nära Titan beroende på var den är. När Cassini går förbi månen känner det gravitations bogserbilar från månen som motsvarar hur frågan distribueras. Genom att registrera bogserbilarna på olika punkter kan forskare bygga modeller för att visa vad som kan ligga under ytan av Titan. För att spela in dessa bogserbilar strålar forskare radiovågor hemma med Deep Space Network Antennas och noterar eventuell förlängning / förkortning av transmissionen. Baserat på 6 flybys kan Titans yta ändra höjd med så mycket som 30 fot på grund av tyngdkraften från Saturnus, enligt en 28 juni 2012-utgåva av Science. De flesta modeller baserade på detta indikerar att det mesta av Titan är en stenig kärna men att ytan är en isig skorpa och under det ett salt hav under jord som jordskorpan flyter på. Ja, en annan plats i solsystemet med flytande vatten! Det har troligen svavel och kalium utöver saltet. På grund av skorpans styvhet och gravitationsavläsningarna verkar det som om jordskorpan stelnar och eventuellt också de övre skikten i havet. Hur metan spelar in i den här bilden är okänt men det antyder lokala källor (JPL "Ocean, " Kruesi "Evidence").

frågor

Titan har fortfarande gott om mysterium. 2013 rapporterade forskare om en mystisk glöd som upptäcktes i Titans övre atmosfär. Men vad är det? Vi är inte säkra men det lyser med 3, 28 mikrometer i det infraröda området av spektrumet, mycket nära metan men något annorlunda. Detta är meningsfullt eftersom metan är molekylen som är besläktad med vatten på jorden, som fälls ut på månen. Det ses bara under dagens del av månen eftersom gasen kräver solljus för att vi ska se (Perkins).

Kommer du ihåg tidigare i artikeln när forskare tyckte att metan var mycket yngre än Titan? Kvävet som finns på månen är inte bara äldre än Titan utan är äldre än Saturnus! Titan verkar ha en motsägelseshistoria. Så hur hittades denna upptäckt? Forskare gjorde denna bestämning efter att ha tittat på förhållandet kväve-14 till kväve-15, två isotoper av kväve. Detta förhållande minskar när tiden fortskrider på grund av att isotoper förfaller, så genom att jämföra de uppmätta värdena kan forskare spåra tillbaka till de initiala värdena när den bildades. De fann att förhållandet inte stämmer överens med jordens men är nära kometens. Vad betyder det här? Titan var tvungen att formas bort från det inre solsystemet där planeterna bildades (inklusive Jorden och Saturnus) och längre ut nära där kometer misstänks bildas. Huruvida kvävet är relaterat till kometer i Kuiper Belt eller Oort Cloud kvarstår att bestämma (JPL "Titan").

The Long Goodbye

Cassini-data kommer säkert att låsa upp fler av hemligheterna kring Saturn när tiden går. Det avslöjade också fler mysterier från Saturnes månar när det kretsade tyst med ett vakande öga. Men tyvärr, som alla bra saker, måste slutet komma. Den 21 april 2017 tog Cassini sin slutliga närma till Titan när den kom inom 608 miles för att samla radarinformation och använde sin tyngdkraft för att dra sonden in i Grand Finale flybys runt Saturnus. Det tog en bild, som presenteras nedan. Det var verkligen ett bra spel (Kiefert).

Sista närbild av Titan den 21 april 2017. |

Och så de sista banorna gick omkring och mer data samlades in. Närmare och närmare kom Cassini till Saturn, och den 13 augusti 2017 slutförde den sitt närmaste tillvägagångssätt ännu på 1 000 mil över atmosfären. Denna manöver hjälpte till att positionera Cassini för en sista flyby av Titan den 11 september och för dödsfallet den 15 september (Klesman "Cassini").

Citerade verk

Arizona State University. "Sanddyner på Saturns Moon Titan behöver hårda vindar för att flytta, experiment visar." Astronomy.com . Kalmbach Publishing Co., 09 december 2014. Webb. 25 juli 2016.

BBC Crew. "NASA kan inte förklara det" omöjliga "molnet som har upptäckts över Titan." sciencealert.com . Science Alert, 22 september 2016. Webben. 18 oktober 2016.

Berger, Eric. "Titan verkar ha branta klyftor och floder som Nilen." arstechnica.com . Conte Nast., 10 augusti 2016. Webben. 18 oktober 2016.

Betz, Eric. "Cassini hittar djupet i Titans sjöar." Astronomi Mar. 2015: 18. Tryck.

---. "Giftiga moln på Titan-polerna." Astronomi februari 2015: 12. Tryck.

Douthitt, Bill. "Vacker främling." National Geographic december 2006: 49. Tryck.

Flamsteed, Sam. "Mirror World." Upptäck april 2007: 42-3. Skriva ut.

Hayes, Alexander G. "Hemligheter från Titans hav." Astronomi oktober 2015: 26-29. Skriva ut.

Haynes, Korey. "Seasons Change på Titan." Astronomi februari 2017: 14. Tryck.

---. "Titans Grand Canyon." Astronomi december 2016: 9. Tryck.

Howard, Jacqueline. "Mer mystiska magiska öar visas på jätte Saturn Moon." HuffingtonPost.com . Huffington Post: 13 november 2014. Webb. 3 februari 2015.

---. "Polarvindar på Saturnus måne Titan gör det mer jordliknande än tidigare tänkt." HuffingtonPost.com . Huffington Post: 21 juni 2015. Webb. 06 jul 2015.

Jorgenson, Amber. "Cassini upptäcker en" havsnivå "på Titan, liknar jorden." Astronomy.com . Kalmbach Publishing Co., 23 jan. 2018. Web. 15 mars 2018.

JPL. "Cassini undersöker Titans kemiska fabrik." Astronomy.com . Kalmbach Publishing Co., 25 april 2012. Webb. 26 december 2014.

Kiefert, Nicole. "Cassini avslutar Final Fly By av Titan." Kalmbach Publishing Co., 24 april 2017. Web. 06 nov 2017.

---. "Lakes on Titan May Fizz With Nitrogen Bubbles." Astronomy.com . Kalmbach Publishing Co., 16 mar 2017. Web. 31 oktober 2017.

Klesman, Alison. "Cassini förbereder sig för uppdragets slut." Astronomy.com . Kalmbach Publishing Co., 16 Aug. 2017. Web. 27 nov 2017.

---. "Titans sjöar är lugna." Astronomi nov 2017: 17. Tryck.

---. "Titans för kallt poler förklarade." Astronomy.com . Kalmbach Publishing Co., 21 december 2017. Web. 8 mars 2018.

Kruesi, Liz. "Till djupet av Titan." Upptäck december 2015: 18. Skriv ut.

---. "Cassini tittar på den mystiska funktionen utvecklas i Titan Sea." Astronomy.com . Kalmbach Publishing Co., 30 september 2014. Webb. 3 februari 2015.

---. "Bevis för att Titan har ett hav." Astronomi oktober 2012: 17. Tryck.

---. "Ocean på Saturn Moon kan vara lika salt som Döda havet." Astronomy.com . Kalmbach Publishing Co., 03 juli 2014. Webb. 29 december 2014.

---. "De mystiska" sjöarna "på Saturns Moon Titan." Astronomy.com . Kalmbach Publishing Co., 16 juli 2015. Webb. 16 augusti 2015.

---. "Titans byggstenar skulle kunna predata Saturnus." Astronomy.com . Kalmbach Publishing Co., 25 juni 2014. Webb. 29 december 2014.

Lee, Chris. "Sands of Titan May Dance To The Own Statisk Elektricitet." arstechnica.com . Conte Nast., 30 mars 2017. Webben. 02 nov 2017.

Lopes, Rosaly. "Probing Titan's Seas of Sand." Astronomi Apr. 2012: 30-5. Skriva ut.

NASA / JPL. "Titans många humör." Astronomy.com . Kalmbach Publishing Co., 24 februari 2012. Webb. 25 december 2014.

Oskin, Becky. "Mysterious Magic Island visas på Saturns Moon Titan." Huffingtonpost.com . HuffingtonPost, 23 juni 2014. Webb. 25 juli 2016.

Perkins, Sid. "Titan Moon Gas: Mysterious Glow on Saturn's Moon förblir oidentifierad." HuffingtonPost.com . Huffington Post, 14 september 2013. Webben. 27 december 2014.

Powell, Corey S. “Nyheter från jordens Wayward Twin Titan.” Upptäck april 2005: 42-45.

Smith, KN. "Den konstiga kemi som skapar 'omöjliga' moln på Titan." Astronomy.com . Kalmbach Publishing Co., 22 september 2016. Web. 27 september 27 2018.

Stone, Alex. "Livet är en strand på Saturnus måne" Upptäck augusti 2006. 16. Skriv ut.

Wenz, John. "Titans kanjoner översvämmas med metan." Astronomy.com . 10 augusti 2016. Webben. 18 oktober 2016.