Titan nähtynä Saturnuksen pintaa vasten, mukana myös pienempi kuu Dione

Paksunahkainen jättikuu

Saturnuksen suurin kuu Titan (kuvassa näkyvä pienempi kuu on Dione) on samankaltainen taivaankappale kuin Maa. Sillä on tiheä kaasukehä, joka koostuu suurimmaksi osaksi typestä kuten kotiplaneettamekin ilmakehä. Paine jättikuun pinnalla on noin kaksinkertainen verrattuna ilmanpaineeseen Maassa merenpinnan tasolla, mutta siihen yhtäläisyydet sitten jäävätkin.

Lämpötila on -180 celsiusastetta ja oranssinhohtoiselta taivaalta sataa nestemäistä ja “lumihiutaleiksi” kiteytynyttä metaania ja muita hiilivetyjä. Titan muistuttaa siis Maata hyvin vähän.

Titanin pinnalle langetessaan sade muodostaa järviä ja jokia, mutta myös laajoja dyynikenttiä. Nestemäistä vettä ei pinnan hyisissä oloissa voi esiintyä, mutta Saturnusta ja sen kuujärjestelmää vuodesta 2004 tutkineen Cassini-luotaimen mittaukset viittaavat siihen, että jäisen kuoren alla velloo vähintään kymmenien kilometrien syvyinen vedestä muodostunut meri.

Nyt ongelmaksi on muodostumassa juuri tuo jäinen kuori. Se ei ilmeisesti olekaan aiempien oletusten mukaisesti ohut ja joustava, vaan kiinteä ja jäykkä. Kuoren joustavuuden avulla on pystytty selittämään kuun muuttuvia maisemia ja tiheän kaasukehän ominaisuuksia. Uusien tulosten myötä tutkijoilla on sormi suussa.

Mitatessaan gravitaation eli vetovoiman suuruutta Titanin eri puolilla Doug Hemingwayn johtama tutkijaryhmä totesi, että se on hieman vähäisempi korkeiden maastonmuotojen kohdalla. Tulos oli yllättävä, sillä kukkuloiden ja vuorten kohdalla kuoren pitäisi olla paksumpi ja gravitaation siten hieman keskimääräistä suurempi.

Titanin pintaa

Selitystä haettiin kuoren alla sijaitsevan meren ja jäisen kuoren vuorovaikutuksesta. Jäätyessään vesi laajenee, joten jään tiheys on nestemäisen veden tiheyttä pienempi: siksi jää ylipäätään kelluu. Kuoren paksumpien kohtien pitäisi kellua ohuita paremmin, joten ne kohoaisivat ylemmäs ja muodostaisivat korkeita maastonmuotoja. Se edellyttäisi kuitenkin hyvin ohutta ja joustavaa kuorta.

Titanin kuori on kuitenkin liian paksu – vähintään 40 kilometrin paksuinen – ja jäykkä, jotta siinä voisi tapahtua riittävän suuria pystysuuntaisia liikkeitä. Kukkulat, vuoret ja vuoristot ovat siksi alaosiltaan veden alla. Ja koska jää on vettä harvempaa ainetta, se painaa vähemmän kuin syrjäyttämänsä vesi ja siksi gravitaatio on niiden kohdalla heikompi.

Titanin kuoren ja kaasukehän dynamiikkaa ei tunneta vielä likikään riittävän tarkasti, jotta kuun ominaisuudet pystyttäisiin selittämään. Esimerkiksi metaania on Titanin kaasukehässä niin paljon, että nestemäisessä olomuodossa se muodostaisi kuun pinnalle kymmenen metrin paksuisen kerroksen.

Auringon säteilyn vaikutuksesta metaania kuitenkin hajoaa jatkuvasti, joten sitä täytyy tulla jostakin kaiken aikaa lisää. Metaanin alkuperä on yhä arvoitus. Aiemmin sen arveltiin olevan peräisin kuoren alta, mutta jos uudet tulokset kuoren paksuudesta ja jäykkyydestä pitävät paikkansa, teoria on hylättävä. Ja sen tilalle on keksittävä uusi.

Tutkimuksesta kerrotaan ScienceNews-verkkojulkaisussa ja se on ilmestynyt Nature-tiedelehdessä 28. elokuuta.