Titan, de grootste maan van Saturnus en de op één na grootste van ons zonnestelsel, heeft een diameter die iets groter is dan die van de planeet Mercurius. Wat deze maan bijzonder fascinerend maakt, is dat het, naast de aarde, de enige plek in ons zonnestelsel is waar stabiele vloeistoffen in de vorm van rivieren, zeeën en meren op het oppervlak aanwezig zijn. Hierdoor wordt Titan beschouwd als een veelbelovende kandidaat voor het vinden van buitenaards leven.
De atmosfeer van Titan bestaat voornamelijk uit stikstof, met ongeveer 6% methaan en andere koolwaterstoffen. Het klimaat heeft seizoenen die vergelijkbaar zijn met die op aarde, alhoewel de gemiddelde temperatuur rond de -182 graden Celsius ligt. Er zijn zelfs winden, wolken en regen, die leiden tot het vormen van geologische structuren zoals duinen in de uitgestrekte woestijnen. Regen valt in valleien en op bergen, stroomt naar beekjes en vormt uiteindelijk grote rivieren die uitmonden in zeeën met indrukwekkende sedimentaire delta’s.
Bij NASA bestond de veronderstelling dat er onder de ijzige oppervlakte van Titan een enorme oceaan zou schuilen. Echter, recente modelleringen van deze maan met gebruik van oceaan-gedrag hebben verrassende resultaten opgeleverd, zoals gerapporteerd in een publicatie van het tijdschrift Nature.
Baptiste Journaux, assistent-professor in de aard- en ruimtewetenschappen aan de Universiteit van Washington, legt uit: “In plaats van een open oceaan zoals hier op aarde, zien we waarschijnlijk iets dat meer lijkt op zee-ijs of aquifers van de Arctic, wat gevolgen heeft voor het type leven dat we zouden kunnen vinden, maar ook voor de beschikbaarheid van voedingsstoffen, energie, enzovoort.”
Ondanks dat het idee van een oceaan op Titan eerder het onderzoek naar leven daar stimuleerde, geloven wetenschappers dat de nieuwe bevindingen de kansen op het ontdekken van leven zouden kunnen verhogen. Analyses suggereren dat de zoetwaterzakken op Titan temperaturen van 20 °C kunnen bereiken. De beschikbare voedingsstoffen zouden geconcentreerder zijn in een kleiner volume water dan in een open oceaan, wat de groei van eenvoudige organismen zou kunnen vergemakkelijken. Hoewel het onwaarschijnlijk is dat onderzoekers vis in modderige kanalen zullen ontdekken, geloven ze dat, als er leven op Titan wordt gevonden, het mogelijk lijkt op de polaire ecosystemen op aarde.
De Cassini-missie, die in 1997 begon en bijna 20 jaar duurde, heeft een enorme hoeveelheid gegevens verzameld over Saturnus en zijn 274 manen. Terwijl Titan Saturnus in een elliptische baan omlijst, hebben onderzoekers opgemerkt dat de maan zich uitstrekt en samentrekt afhankelijk van de positie ten opzichte van Saturnus, wat leidde tot de hypothese in 2008 dat er een enorme oceaan onder het oppervlak moest zijn.
Echter, de mate van vervorming hangt af van de interne structuur van Titan. Een diep oceaan zou de korst meer laten buigen onder de zwaartekracht van Saturnus, maar als Titan volledig bevroren zou zijn, zou het minder vervormen. Journaux merkte op: “De vervorming die we tijdens de oorspronkelijke analyses van de gegevens van de Cassini-missie hebben gedetecteerd, kon overeenkomen met een mondiale oceaan, maar we weten nu dat dit niet het volledige verhaal is.”
In een nieuwe studie hebben onderzoekers een nieuwe variabele geïntroduceerd: synchronisatie. De vormverandering van Titan vindt ongeveer 15 uur na het piek-trek van de zwaartekracht van Saturnus plaats. Zoals een lepel die honing roert, is er meer energie nodig om een dikke, viskeuze stof te verplaatsen dan vloeibaar water. Het meten van deze vertraging gaf wetenschappers inzicht in de hoeveelheid energie die nodig is om de vorm van Titan te veranderen, wat hen in staat stelde de viscositeit van het interieur af te leiden. “Dat was het onbetwistbare bewijs dat het interieur van Titan verschillend is dan wat eerder werd gedacht,” verklaarde Flavio Petricca, een postdoctoraal onderzoeker van het Jet Propulsion Laboratory van NASA, die de studie leidde.
Het model dat zij voorstellen bevat meer sneeuwachtige substantie en veel minder vloeibaar water. Deze sneeuwachtige substantie is dik genoeg om de vertraging te verklaren, maar bevat nog steeds water, waardoor Titan zich kan aanpassen.
Petricca bereikte deze conclusie door de frequentie van de radiogolven van de Cassini-sonde te meten tijdens de overvluchten van Titan. Journaux, die water en mineralen onder extreme druk bestudeert om het potentieel voor leven op andere planeten te evalueren, droeg bij aan het vergelijken van de resultaten met de thermodynamica. De waterlaag op Titan is zo dik, en de druk is zo intens, dat de fysica van water verandert en zich anders gedraagt dan het zeewater hier op aarde, merkte Journaux op.
Zijn laboratorium voor cryominerale fysica aan de Universiteit van Washington heeft jaren besteed aan het ontwikkelen van methoden om buitenaardse omgevingen te simuleren. “We konden hen helpen bepalen welke gravitatie-signalen ze zouden verwachten op basis van de experimenten die hier aan de Universiteit van Washington waren uitgevoerd,” zei Journaux.
Journaux maakt deel uit van het team van de aankomende Dragonfly-missie van NASA naar Titan, die gepland staat voor lancering in 2028. De gegevens die hier worden verzameld, zullen de missie begeleiden, met de hoop dat ze terugkomen met bewijs van leven op de maan en definitieve antwoorden over de oceaan.
