20 mei 2024

Oceaan op Titan zit dieper dan gedacht

Artistieke weergave van Titan en Saturnus. Credit: NASA/JPL-Caltech

Wetenschappers vermoeden al enige tijd dat onder de ijzige korst van de Saturnusmaan Tiran een uitgestrekte oceaan van vloeibaar water zou kunnen voorkomen. Een nieuwe analyse van de topografie en zwaartekracht van Titan heeft uitgewezen dat de buitenkorst van de grootste maan van Saturnus twee keer zo dik is dan gedacht. Het blijkt namelijk dat de inwendige hitte die verantwoordelijk is voor het vloeibaar houden van de oceaan veel meer afhankelijk is van interacties met Saturnus en diens andere manen dan gedacht.

Titan heeft een inwendige structuur dat vergelijkbaar is met dat van de aarde. Het geheel doet denken aan de structuur van ui, maar dan veel minder eetbaar. De kern van Titan bestaat uit een mengsel van ijs en rots. Om deze kern bevindt zich een mantel van vloeibaar water en een korst van ijs. De kern van Titan bevat radioactieve elementen, die met hun verval zorgen voor de productie van hitte. Deze hitte is cruciaal bij het in stand houden van de vloeibare oceaan.

Nu heeft de Cassini-ruimtesonde instrumenten aan boord waarmee het inwendige van Titan in kaart gebracht kan worden. Dit wordt gedaan door te kijken naar de weerstand die Titan uitoefent op veranderingen in zijn omwentelingsnelheid. Deze weerstand is afhankelijk van de dikte van de verschillende lagen van Titan’s inwendige. Aan de hand hiervan kan de inwendige strutuur van Titan berekend worden.

Het blijkt dat Titan in het bezit is van een ijzige rotskern met een straal van 2000 kilometer, een oceaan van 225 tot 300 kilometer dik en vervolgens een ijskorst van 200 kilometer dik. Voorgaande schattingen zijn uitgegaan van een korst van slechts 100 kilometer dik. Dat betekent dat de ijskorst van Titan twee keer zo dik is dan gedacht. Als er meer ijs is, en minder water, dan moet er dus minder hitte gegenereerd worden in de kern. Dat kan verklaard worden doordat de kern meer ijs bevat en minder rots dan gedacht.

Credit: A. D. Fortes/UCL/STFC.

Nou, dat lijkt allemaal simpel zat. Toch is er een complicatie: Titan is niet perfect rond. De vorm van Titan wordt verstoord door de zwaartekracht van Saturnus. Als gevolg hiervan is Titan afgeplat aan zijn polen en “uitgerekt” aan de evenaar. Aan de hand van metingen van het zwaartekrachtveld van Titan kan berekend worden wat de vorm zou moeten zijn. Uit nieuwe metingen blijkt dat de verstoring van Titan’s vorm groter is dan verwacht mag worden aan de hand van een simpel zwaartekrachtmodel. Dit verschil in verstoring suggereert dat het inwendige van Titan minder simpel is gedacht. Om de gegevens te laten kloppen moet de dikte van de ijskorst aan de polen zo’n 3000 meter minder zijn dan gemiddeld en de dikte van de ijskorst aan de evenaar zo’n 3000 meter meer zijn dan gemiddeld.Als de ijskorst varieert in dikte, moet de warmteverspreiding in het inwendige van Titan ook variabel zijn. Het is niet waarschijnlijk dat deze variatie afkomstig is vanuit de kern – hitte dat in de kern gegenereerd wordt zou in alle richtingen gelijk moeten zijn. In plaats daarvan moet de variatie van de ijsdikte het gevolg zijn van de variatie in de vorm van Titan’s omloopbaan rond Saturnus. Als deze twee zaken met elkaar verband houden, moet het inwendige van Titan kneedbaar zijn.Deze kneedbaarheid is het gevolg van getijdenkrachten van Saturnus, evenals in mindere mate van de andere manen van Saturnus. Deze getijden veranderen een beetje van richting naarmate Titan rond Saturnus draait, en dit verschil genereert dan hitte. De getijdenkrachten hebben de neiging om meer geconcentreerd te zijn aan de polen dan aan de evenaar. Hierdoor wordt aan de polen een beetje meer hitte gegenereerd, wat resulteert in het smelten van een deel van de ijskorst. Hierdoor is de ijskorst van Titan dunner aan de polen dan aan de evenaar.

Credit: NASA/JPL

Bron: Stanford University

Share

Speak Your Mind

*