Ensimmäinen koko Titan-kuun kattava kartta on julkaistu

Titanin geomorfologinen kartta (Lopes ja kumpp. 2019)

Saturnuksen suurimman kuun Titanin pinnasta on tehty ensimmäinen koko pallon kattava kartta. Tutkimus on oiva osoitus usealla erilaisella tiedelaitteella kerättyjen monien aineistojen yhteispelistä.

Tutkijat ovat vihdoin saaneet valmistettua yleisluontoisen geologisen kartan Saturnuksen Titan-kuusta. Kooste julkaistiin maanantaina Nature Astronomy -tiedejulkaisussa.

Kartta antaa kuvan dynaamisesta maailmasta, jota täplittävät dyynit, järvet, tasangot, kraatterit ja muut maastonmuodot.

"Titanilla on aktiivinen metaaniin perustuva nesteen kierto, joka on muokannut monimutkaista geologista maisemaa. Se on pinnaltaan yksi geologisesti monimuotoisimmista kappaleista Aurinkokunnassa. Vaikka Titanin ja maapallon aineet, lämpötilat ja painovoimakin ovat hyvin erilaiset, monet pinnanmuodot näillä kahdella kappaleella ovat hyvin samankaltaisia. Siksi ne voidaan tulkita saman geologisen prosessin aikaansaamiksi. Karttamme osoittaa, että erilaiset geologiset maastot sijaitsevat selvästi eri leveysasteilla ja kattavat erilaisia alueita", kuvailee artikkelin ensimmäinen kirjoittaja, Rosaly Lopes, planetologi Jet Propulsion Laboratorystä.

Kartta perustuu Nasan Cassini-luotaimen aineistoihin. Cassini kiersi Saturnusta 2004-2017 ja ohitti tuona aikana Titanin yli 120 kertaa. Cassinista irtautunut Euroopan avaruusjärjestön Huygens-laskeutuja tömähti Titanin pinnalle tammikuussa 2005.

Titan on Saturnuksen suurin kuu. Sillä on Maan tavoin paksu ja lähinnä typestä koostuva kaasukehä, joka tosin on lähes läpinäkymätön. Titan on myös Maan ohella ainoa tunnettu taivaankappale, jonka pinnalla esiintyy pysyvästi nestettä. Veden sijasta Titanin taivaalta tosin sataa metaania ja etaania. Meillä nuo hiilivedyt ovat kaasumaisia, Titanin kylmässä ilmastossa taas nesteitä.

Toisin kuin Maasta, Kuusta, Marsista ja monista muista taivaankappaleista tehdyt kartat, Titanin kartta ei perustu perinteiseen kuva-aineistoon. Syynä on Titanin lähes läpinäkymätön kaasukehä. Titania onkin tutkittu niin kameroilla, SAR-tutkalla, korkeusmittaritutkalla, spektrometreillä että monilla muilla laitteilla.

Kartoituksessa käytettiin pääasiallisesti Cassinin tutkan keräämää, kartoitukseen sopivaa heijastusdataa. Siitä SAR-aineistossa oli kuitenkin niin ammottavia aukkoja, ettei se kattanut kuin alle puolet Titanin pinnasta. Globaalin kartan aikaansaamiseksi oli pakko käyttää vaihtoehtoisia datoja.

Paikkaamiseen käytettiin useiden muiden tiedelaitteiden keräämiä tietoja. Tehtävään kelpasivat jopa paksun metaaniusvan läpi otetut hämyisät näkyvän valon ja infrapuna-alueen kuvat, joista erottuu vain suurimpia pinnanmuotoja. Aluksi tuo muu data korreloitiin tutka-aineiston kanssa siellä, missä niiden kuvauspeitto oli yhtenevä. Kun pinnan yksiköt tunnistettiin muiden aineistojen yhteispelillä, onnistuttiin tulkitsemaan millaisia maastotyyppejä tutkan aukkopaikoista löytyy.

Nyt julkaistulta kartalta erottuvat Titanin kuusi suurinta, laajimmalle levinnyttä ja selvintä maastotyyppiä. Tutkijat saivat myös määritettyä missä järjestyksessä eri rakenteet ovat syntyneet.

Kaikkein nuorimpia piirteitä ovat Titanin järvialueet ja dyynikentät. Molempien synty ja alati jatkuva muutos on dynaamisen kaasukehän ansiota.

Titanin päiväntasaaja on kuivaa aavikkoa, jota peittää laaja dyynien vyö. Yksittäiset dyynit ovat tyypillisesti vain kilometrin tai kahden levyisiä, mutta jopa satojen kilometrien pituisia. Niitä liikutteleva tuuli puhaltaa pääsääntöisesti lännestä itään. Repaleiset dyynit peittävät lähes Venäjän kokoisen alan.

Lähempänä napoja taas on kosteampaa, sillä vuotuinen sademäärä on siellä suurempi. Napojen läheltä löytyykin noin 650 järvi- tai meriallasta. Juuri tällä hetkellä vellovat metaani- ja etaanijärvet tosin sijoittuvat lähelle pohjoisnapaa, kun taas etelässä järvialtaat ovat pääosin kuivuneet. Syynä tähän on luultavasti ilmaston radikaali muutos: Useissa järvialtaissa  on merkkejä sekä toistuvista tulvista että kuivista kausista. Yhteenlaskettuna järvet kattavat jotakuinkin Pohjoismaiden laajuisen alueen.

Dyynejä ja järviä ennen syntyivät tasangot, jotka peittävät yhä leijonanosan eli 2/3 Titanin pinnasta - jotakuinkin Euraasian mantereen laajuisen siivun. Tasankoja on useaa alatyyppiä, mutta niiden alkuperää ei vielä oikein osata täysin selittää. Kyse lienee sedimenteistä, jotka ovat lähinnä hiilivetyä.

Titanin järven lähellä on usein tasankojakin vanhempia "labyrinttimaisia" seutuja, joissa näkyy muinaisia virtausuomia. Ne lienevät jonkinlaisia karstialueita, joissa neste on onnistunut rankasti syövyttämään pintamateriaa. Hieman vastaavia piirteitä löytyy myös maapallon kalkkikiviseuduilta.

Titanin ylivoimaisesti vanhimpia piirteitä ovat lukemattomat lyhyet itä-länsisuuntaiset vuorijonot, sekä muunlainen kumpuileva maasto. Tällaiset seudut ovat syntyneet kauan sitten Titanin nuoruudessa, kuun jäähtyessä, kutistuessa ja rypistyessä. Vuoret ovat tyypillisesti alle parin kilometrin korkuisia, mutta kaikkein korkein huippu kohoaa 3337 metrin korkeuteen.

Kartalle on merkitty myös Titanin muutamat harvat törmäyskraatterit. Niiden vähyydestä päätellään, että kraatterit häviävät keskimäärin jo muutamassa sadassa miljoonassa vuodessa - eli geologisesti varsin nopeasti.

Sekä vuoret että kraatterien seinämät koostuvat vesijäästä eli Titanin peruskalliosta. Kaikkia muita alueita peittää orgaanisista yhdisteistä koostuvan sedimenttiaineksen kerros.

Ylimalkainen globaali kartta on vasta kartoituksen ensimmäinen vaihe. Kuva Titanista tulee terävöitymään kun tutkijat perehtyvät yksittäisiin alueisiin. Tämä prosessi saattaa viedä jopa vuosikymmeniä.

Katso myös täyden resoluution kartta!

Lähde: Lopes ja kumpp.: "A global geomorphologic map of Saturn’s moon Titan." Nature Astronomy 2019. https://doi.org/10.1038/s41550-019-0917-6 (maksumuurin takana)