Vlies houdt zeeën op Titan spiegelglad

Astronomie De atmosfeer van Saturnusmaan Titan bevat een dichte smoglaag. Een deel daarvan slaat neer op de zeeën en meren.

Ingekleurde infraroodopname van Titan, gemaakt door ruimtesonde Cassini. De heldere plekken zijn het gevolg van zonlicht dat door de noordelijke methaanzeeën wordt weerkaatst.
Ingekleurde infraroodopname van Titan, gemaakt door ruimtesonde Cassini. De heldere plekken zijn het gevolg van zonlicht dat door de noordelijke methaanzeeën wordt weerkaatst. Foto NASA/JPL-Caltech/University of Arizona/University of Idaho

Een dun vlies van drijvende deeltjes, neergeregend uit de atmosfeer, kan er de oorzaak van zijn dat de zeeën op de Saturnusmaan Titan doorgaans zo glad zijn als een spiegel. Dat stellen de Franse planeetwetenschappers Daniel Cordier en Nathalie Carrasco op grond van theoretische overwegingen. Anders dan de zeeën op aarde zijn die op Titan, waar de temperatuur rond de -180 °C ligt, gevuld met vloeibare koolwaterstoffen zoals methaan en ethaan.

Titan is de grootste maan van de planeet Saturnus en tevens de enige maan in ons zonnestelsel met een dichte atmosfeer. Die bestaat voor 97 procent uit stikstof en bevat daarnaast ook allerlei organische verbindingen. Een opvallend kenmerk van de atmosfeer van Titan is een dichte laag van oranjebruine smog die zich uitstrekt tot ongeveer duizend kilometer boven het oppervlak. Deze smog wordt vermoedelijk veroorzaakt door de afbraak van methaan onder invloed van ultraviolette straling van de zon.

Drie soorten materiaal

De belangrijkste bron van informatie over de smoglaag zijn de metingen die de Europese Huygens-sonde heeft gedaan, toen deze in 2005 naar het oppervlak van Titan afdaalde. Op basis van die meetresultaten denken Cordier en Carrasco dat er drie soorten materiaal in de smog zitten die op het oppervlak van de Saturnusmaan kunnen neerslaan. Het gaat daarbij om aerosolen (kleine vaste deeltjes of druppeltjes), kristalletjes van organische verbindingen (een soort sneeuw) en grote organische moleculen zoals polycyclische aromatische koolwaterstoffen (‘paks’).

De exacte samenstelling van deze materialen is niet bekend, en die van de zeeën en meren op Titan al evenmin, maar de berekeningen van de Franse wetenschappers laten zien dat een deel van de neerslaande deeltjes op de zeeën zal blijven drijven. De rest zakt naar de bodem.

De weinige woelingen kunnen zijn ontstaan door opstijgende bellen

Als zich eenmaal een vliesje van deeltjes heeft gevormd, heeft dat een dempend effect op de deining van de zee, net zoals een dun laagje olie de golven op aardse wateren tempert. Dat zou verklaren waarom de zeeën die de Amerikaanse ruimtesonde Cassini met radarapparatuur op Titan heeft waargenomen veelal rimpelloos waren. De weinige lokale woelingen die wél zijn waargenomen kunnen volgens de onderzoekers zijn ontstaan door opstijgende bellen van stikstofgas die gaten in het oppervlaktevliesje veroorzaken.

De nieuwe onderzoeksresultaten zijn maandag in Nature Geoscience gepubliceerd. Ze volgen kort op twee publicaties in zustertijdschrift Nature Astronomy, waarin wetenschappers de radargegevens analyseren die Cassini in 2017, tijdens zijn laatste scheervlucht langs Titan, heeft verzameld. Dat heeft enkele verrassende resultaten opgeleverd.

Laaggelegen zeeën

Een van de ontdekkingen is dat zowel de grote als de kleine meren op het noordelijk halfrond van de Saturnusmaan voornamelijk met methaan zijn gevuld. In dit opzicht wijken ze af van het enige grote meer op het zuidelijk halfrond, dat om nog onduidelijke redenen ongeveer gelijke hoeveelheden methaan en ethaan bevat.

Opmerkelijk is ook dat het westelijk halfrond van Titan sterk verschilt van het oostelijk halfrond. Aan de oostkant liggen laaggelegen zeeën en meren met bijbehorende ravijnen en eilanden. De kleine westelijke meren liggen ver boven zeeniveau en zijn heel diep: meer dan 100 meter. Ze lijken te zijn gevormd door oplossing en afbrokkeling van de keihard bevroren ‘ondergrond’, ongeveer zoals de karstmeren op aarde.

Andere kleine meren op de Saturnusmaan lijken juist weer tamelijk ondiep en zijn niet altijd gevuld. Het lijkt erop dat ze tijdens het ‘natte’ seizoen vollopen met methaan, dat vervolgens weer verdampt of de bodem in zakt.