De duinen, bergen en meren van Saturnusmaan Titan

Astronomie Door de Huygens-sonde gefotografeerd en nu geheel in kaart gebracht: Saturnusmaan Titan. Wetenschappers ontdekten een gevarieerd landschap.

Tekening van het oppervlak van de SaturnusmaanTitan, met Saturnus zelf schijnend door de oranje methaanwolken.
Tekening van het oppervlak van de SaturnusmaanTitan, met Saturnus zelf schijnend door de oranje methaanwolken. Foto Chris Butler / Science Photo Library

De grote Saturnusmaan Titan heeft uiteenlopende landschappen die vrij strikt verdeeld zijn over het oppervlak. Heuvels en duinen zijn vooral rond de evenaar te vinden en meren en zeeën rond de polen. Dat concluderen planeetwetenschappers uit het rijke beeldmateriaal dat de NASA-ruimtesonde Cassini tussen 2004 en 2017 van Titan heeft verzameld. Op basis daarvan hebben ze de eerste complete ‘geomorfologische’ kaart van de Saturnusmaan gemaakt.

Met een middellijn van 5.150 kilometer is Titan de op een na grootste maan van ons zonnestelsel. Hij is iets kleiner dan Jupitermaan Ganymedes, maar groter dan de planeet Mercurius. En als enige maan van ons zonnestelsel heeft Titan een dichte, mistige atmosfeer, die zijn oppervlak aan het zicht onttrekt.

Hoe dat oppervlak er precies uitziet, weten we eigenlijk alleen van de met Cassini meegereisde Europese sonde Huygens die begin 2005 aan een parachute afdaalde. De foto’s die deze voor en na zijn landing maakte, geven echter geen compleet beeld van Titan.

Wolkendek

Om ook de rest van Titan te kunnen onderzoeken, was Cassini uitgerust met onder meer een infraroodcamera en een radar-instrument. Met deze apparatuur konden wetenschappers door het dichte wolkendek heen kijken – zij het met beperkte resolutie en alleen in zwartwit. Een team onder leiding van Rosaly Lopes van het Jet Propulsion Laboratory van NASA en Caltech heeft op basis hiervan een geologische kaart van Titan samengesteld, die deze week in Nature Astronomy is gepubliceerd.

De geologische kaart van Titan. Blauw: meren; rood: kraters; paars: duinen; geel: bergen; roze: hoogvlakten. Foto R. M. C. Lopes/Nature

Meren en kraters

De kaart laat zien dat Titan zes verschillende geologische terreinen vertoont: vlakten, duinen, bergen, meren, gegroefde hoogvlakten en inslagkraters. De eerste categorie – die van de vlakten – is verreweg het omvangrijkst en beslaat 65 procent van het oppervlak. De meeste vlakten vertonen geen opvallende kenmerken in de vorm van bijvoorbeeld uitgesleten rivierbeddingen.

Dit laatste is opmerkelijk, omdat Titan een actieve ‘hydrologische cyclus’ kent, net als de aarde. Maar anders dan op onze planeet is dat geen waterkringloop: daarvoor is het met –180 °C veel te koud. Titans kringloop bestaat uit het verdampen en weer neerslaan van methaan. Een belangrijk onderdeel daarvan zijn de methaanmeren rond zijn polen.

Lees ook: Vlies op Titans meren en zeeën

Dat deze kringloop geen waarneembare sporen op de vlakten heeft achtergelaten, duidt er volgens de wetenschappers op dat de ondergrond poreus is of dat oude rivierlopen inmiddels zijn opgevuld met materiaal dat door de wind is aangedragen. Dit materiaal kan bijvoorbeeld afkomstig zijn van de duinenrijen die in een brede gordel rond de evenaar te vinden zijn en 19 procent van het oppervlak beslaan.

Deze duinen lijken op het eerste gezicht sterk op hun aardse tegenhangers. Ze zijn ruwweg 100 meter hoog en kunnen zich over honderden kilometers uitstrekken. Cassini’s radargegeven wijzen erop dat ze bestaan uit organische (koolstofhoudende) verbindingen.

Stromende methaanrivieren

De radar- en infraroodbeelden van de heuvels en bergen op Titan wijzen erop dat zij, evenals de onderliggende korst, voornamelijk uit keihard bevroren water bestaan. Datzelfde geldt voor de heuvelachtige hoogvlakte Xanadu, waar wel riviergeulen te vinden zijn. Deze zijn waarschijnlijk door stromende methaanrivieren in het waterijs uitgesleten. De gebergten zelf zijn mogelijk het gevolg van contractietektoniek: door afkoeling is Titan gekrompen, waardoor zijn vaste korst te groot werd en brak.

Lees ook: Zeeën op maan zijn communicerende vaten

Hoe oud de gebieden zijn is niet te bepalen. Het aantal inslagkraters op Titan is te gering om echt van nut te zijn bij de ouderdomsbepaling van de verschillende terreinen (kraterrijke gebieden zijn doorgaans het oudst). Maar uit de manier waarop terreinen elkaar al dan niet overlappen, kunnen wel hun relatieve leeftijden worden bepaald. Het oudst zijn de heuvels en bergen, gevolgd door de vlakten. De duinen en meren zijn het jongst – niet zo vreemd voor structuren die door actieve processen zoals winderosie en neerslag zijn ontstaan.