Titanin ja Dionen värikomposiitti, joka on tehty toukokuussa 2011 hankituista Cassini-kuvista. (NASA/JPL/SSI/J. Major)
Pitkään on arveltu, että Saturnuksen kuu Titan saattaa kätkeä maapalloa maanalainen valtameri jäisen kuoren alla NASAn Cassini-avaruusaluksen kierto- ja kiertoradan mittausten perusteella. Titaanin tiheys ja muoto osoittavat notkeaa nestemäistä sisäkerrosta – maanalaista valtamerta – joka mahdollisesti koostuu vedestä, johon on sekoitettu ammoniakkia. Tämä yhdistelmä auttaisi selittämään sen paksussa ilmakehässä esiintyvän jatkuvan metaanimäärän.
Nyt Stanfordin yliopiston tiimin suorittama Cassinin painovoimamittausten lisäanalyysi on osoittanut, että Titanin jääkerros on paksumpi ja epätasaisempi kuin alun perin arvioitiin, mikä osoittaa monimutkaisemman sisäisen rakenteen - ja voimakkaamman ulkoisen lämmön vaikutuksen.
Titanin nestemäisen maanalaisen valtameren arvioitiin aiemmin olevan noin 100 km (62 mailia) paksuus alla olevan kivisydämen ja yläpuolella olevan jäisen kuoren välissä. Tämä perustui Titanin käyttäytymiseen sen kiertoradalla - tai tarkemmin sanottuna siihen, kuinka Titanin muoto muuttuu sen kiertoradan aikana, Cassinin tutka-instrumentilla mitattuna.
Koska Titanin 16 päivän kiertorata ei ole täysin ympyränmuotoinen, kuu kokee voimakkaamman vetovoiman Saturnuksesta tietyissä kohdissa kuin toisissa. Seurauksena on, että se on litistynyt navoista ja muuttaa muotoaan jatkuvasti hieman – tätä vaikutusta kutsutaan vuoroveden taipumiseksi. Ytimessä olevien radioaktiivisten materiaalien hajoamisen ohella tämä taipuminen tuottaa sisäistä lämpöä, joka auttaa pitämään valtameren pinnan nesteenä.
Geofysiikan ja sähkötekniikan professori Howard Zebkerin johtama Stanfordin yliopiston tutkijaryhmä käytti äskettäin Cassini-mittauksia Titanin topografiasta ja painovoimasta määrittääkseen, että kuun pinnan ja valtameren välinen jääkerros on jopa kaksi kertaa aiemmin ajateltua paksumpi. - ja se on huomattavasti paksumpi päiväntasaajalla kuin navoilla.
'Saamassamme Titan-kuvassa on jäinen, kivinen ydin, jonka säde on hieman yli 2 000 kilometriä, valtameri jossain 225-300 kilometriä paksu ja jääkerros on 200 kilometriä paksu', Zebker sanoi.
Titanin jääkerroksen eri paksuus merkitsisi sitä, että Titanin ytimessä olevien radioaktiivisten aineiden hajoamisen seurauksena syntyisi vähemmän lämpöä sisäisesti, koska tämän tyyppinen lämpö olisi enemmän tai vähemmän maailmanlaajuisesti tasaista. Sen sijaan Saturnuksen ja naapurimaiden pienempien kuiiden gravitaatiovuorovaikutusten aiheuttaman vuoroveden taipumisen on näytettävä vahvempaa roolia Titanin sisäpuolen lämmittämisessä.
Lue lisää: Titan's Tides ehdottaa maanalaista merta
Cassinin uusilla Titanin painovoimamittauksilla Zebker ja hänen tiiminsä laskivat, että Titanin litistettyjen napojen alla oleva jääkerros on 3 000 metriä (noin 1,8 mailia) keskimääräistä ohuempi, kun taas päiväntasaajalla se on 3 000 metriä keskimääräistä paksumpi. Yhdessä kuun pinnan ominaisuuksien kanssa tämä tekee jääkerroksen keskimääräisestä maailmanlaajuisesta paksuudesta enemmän kuin 200 km, ei 100.
Vuoroveden taipumisesta syntyvän lämmön – joka tuntuu voimakkaammin navoissa – uskotaan olevan syynä siellä olevan jään ohuenemiseen. Ohuempi jää tarkoittaisi, että napojen alla on enemmän nestemäistä vettä, joka on tiheämpää ja siten kohdistaisi voimakkaamman vetovoiman… juuri sitä, mitä Cassinin mittauksissa havaittiin.
Tulokset julkistettiin tiistaina 4. joulukuuta AGU-kongressissa San Franciscossa. Lue lisää aiheesta Stanfordin yliopiston uutissivu.