Titan: Danau diciptakan oleh ledakan?

Penguapan mendadak nitrogen dapat menjelaskan danau-danau yang tidak biasa di bulan Saturnus

Danau Titan dengan tepian yang curam dan punggung bukit adalah teka-teki - pernahkah mereka disebabkan oleh ledakan gas? © NASA / JPL-Caltech
membacakan

Asal-usul yang eksplosif: Danau-danau misterius di Bulan Saturnus Titan dapat diciptakan sepenuhnya berbeda dari yang diperkirakan - melalui letusan gas eksplosif. Mirip dengan maaren duniawi, penguapan cairan yang tiba-tiba memberikan tekanan ledakan yang diperlukan. Namun, dalam kasus Titan, bukan air, melainkan nitrogen yang mengalami perubahan fase ledakan ini, seperti yang dilaporkan para peneliti dalam jurnal Nature Geoscience.

Bulan Saturnus, Titan, adalah satu-satunya benda angkasa di tata surya selain bumi, yang memiliki danau dan sungai di permukaannya. Mereka tidak diisi dengan air, tetapi didominasi dengan metana cair dan hidrokarbon etana, yang terjadi pada bulan Saturnus sebagai es, cair dan gas. Dengan cara ini lansekap dan proses di Titan, terlepas dari kimia yang tidak biasa ini, sangat mirip dengan yang ada di bumi.

Seluruh sisi Titan-Nordpolargebiets dipenuhi oleh danau-danau kecil dengan punggung bukit marginal. © NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute

Perampokan Karst - atau tidak?

Tetapi bentuk lanskap memberikan teka-teki bagi para peneliti: ratusan danau seperti dicap di daerah kutub utara. Tepi yang curam, cekungan yang dalam, dan pegunungan yang tinggi sulit untuk dijelaskan dengan proses geologi yang umum. Dari segi bentuk dan kedalamannya, danau ini mirip dengan danau karst di bumi dan lubang pembuangan. Tetapi meskipun tampaknya ada semacam karst di Titan, itu bukan karst yang lebih tinggi yang tidak pas, seperti yang dijelaskan Guiseppe Mitri dari Universitas Annunzio di Italia dan rekan-rekannya.

Masalahnya: Tepi pantai yang hampir menyerupai kawah seperti danau ini terkadang naik lebih dari seratus meter di atas permukaan laut Titan. "Lumba-lumba terbentuk oleh keruntuhan, solusi atau penurunan permukaan tanah - proses ini tidak menghasilkan tepian yang tinggi, " kata para peneliti. Tapi lalu apa yang bisa membuat danau ini dikelilingi oleh hutan marginal?

Kemiripan yang mencolok dengan maaren

Dalam mencari penjelasan, Mitri dan timnya menemukan pemandangan bumi yang secara mengejutkan mirip dengan danau Titanic: Maare. Danau bundar ini, yang terjadi terutama di Eifel, diciptakan oleh reaksi ledakan magma panas dengan air tanah. Kontak dengan batu bercahaya menyebabkan air menguap tiba-tiba dan ledakan yang dihasilkan meniup Maars ke lanskap. pameran

"Banyak Maar dikelilingi oleh endapan yang dikeluarkan, yang disebut cincin tephra, " kata Mitri dan timnya. Mirip dengan danau Titan, cincin tephra ini membentuk margin tinggi di sekitar maars yang cekung. Bisakah panglima perang di sekitar danau Titan juga menjadi cincin ejecta seperti itu? Analisis lebih lanjut dari data pesawat ruang angkasa NASA, Cassini, mengkonfirmasi hal ini: setidaknya beberapa danau ini tidak hanya memiliki pantai yang bergelombang, tetapi juga tampaknya dikelilingi oleh rahang ejecta, kata para peneliti. ditemukan.

Ini berarti bahwa danau Titan yang "dicap" bisa saja disebabkan oleh ledakan.

Ledakan nitrogen sebagai penyebabnya?

Namun, tidak ada air atau magma panas di bulan Saturnus jadi apa yang bisa meledak di sana? Dalam mencari penjelasan, Mitri dan timnya melihat lebih dekat pada komposisi kimia cairan di Danau Titan. Mereka menemukan bahwa selain metana cair, sebagian kecil nitrogen cair terkandung. Ada juga banyak nitrogen di atmosfer Titan.

Diketahui juga bahwa bulan Saturnus telah melalui periode yang jauh lebih pendek - fase di mana itu cukup dingin untuk menghujankan gas nitrogen sebagai hujan di lanskap Titan. "Di permukaan Titan, ini bisa menyebabkan danau nitrogen cair dan juga reservoir nitrogen cair di bawah permukaan, " kata para peneliti. Namun, karena secara bertahap menjadi lebih hangat, nitrogen ini membuat transisi fase dan berubah menjadi gas.

Inilah tepatnya di mana skenario para peneliti masuk: Karena gas nitrogen menempati lebih banyak ruang daripada nitrogen cair, lapisan penutup di reservoir bawah tanah mengalami tekanan berlebih, seperti yang mereka jelaskan. Ketika ambang kritis tercapai, tekanan ini meledak dari langit-langit reservoir ledakan terjadi.

Tekanan cukup untuk maar

"Kami menafsirkan fitur morfologis danau Titan ini dengan tepi terangkat sebagai bukti asal mereka dalam letusan eksplosif, " kata Mitri dan rekan-rekannya. "Mereka terbentuk ketika nitrogen cair mengalami transisi fase tepat di bawah permukaan." Menurut perhitungan mereka, peningkatan mendadak dari perubahan seperti itu menjadi nitrogen gas akan cukup kuat untuk membentuk danau titanium.

Kondisi yang diperlukan - pertama fase dingin, kemudian pemanasan - bahkan bisa terjadi beberapa kali selama sejarah bulan Saturnus, menurut para peneliti. Jika skenario mereka dikonfirmasi, maka danau titanium "yang dicap" akan menjadi bukti untuk periode dingin yang didominasi nitrogen. (Nature Geoscience, 2019; doi: 10.1038 / s41561-019-0429-0)

Sumber: NASA JPL

- Nadja Podbregar