Saturns største måne, Titan, er et mystisk sted; og jo mer vi lærer om det, jo flere overraskelser ser det ut til å ha i vente. Bortsett fra å være det eneste kroppen utenfor Jorden som har en tett, nitrogenrik atmosfære, har den også metaninnsjøer på overflaten og metanskyer i atmosfæren. Denne hydrologiske syklusen, der metan blir omdannet fra en væske til en gass og tilbake igjen, er veldig lik vannsyklusen her på jorden.
Takk til NASA / ESA Cassini-Huygensoppdraget, som ble avsluttet 15. september da fartøyet styrtet i Saturns atmosfære, har vi lært mye om denne månen de siste årene. Det siste funnet, som ble gjort av et team av UCLA-planetforskere og geologer, har å gjøre med Titans metanregnstormer. Til tross for at de er en sjelden forekomst, kan disse regnværene tilsynelatende bli ganske ekstreme.
Studien som beskriver funnene deres, med tittelen “Regionale mønstre for ekstrem nedbør på titan i samsvar med observert alluvial fanfordeling”, dukket nylig opp i det vitenskapelige tidsskriftet Nature Geoscience. Under ledelse av Saun P. Faulk, en doktorgradsstudent ved UCLAs avdeling for jord-, planeten og romfag, gjennomførte teamet simuleringer av Titans nedbør for å bestemme hvordan ekstreme værhendelser har formet månens overflate.
Det de fant var at de ekstreme metanregnstormene kan innprente månens isete overflate på omtrent samme måte som ekstreme regnstormer forme jordas steinete overflate. På jorden spiller intense regnvær en viktig rolle i geologisk utvikling. Når nedbør er kraftig nok, kan stormer utløse store vannstrømmer som transporterer sediment til lave land, hvor det danner kjegleformede funksjoner kjent som alluviale vifter.
Under dets oppdrag, Cassini orbiter fant bevis for lignende funksjoner på Titan ved hjelp av sitt radarinstrument, noe som antydet at Titans overflate kunne bli påvirket av intenst nedbør. Mens disse fans er en ny oppdagelse, har forskere studert overflaten til Titan helt siden Cassini først nådde Saturn-systemet i 2006. På den tiden har de bemerket flere interessante funksjoner.
Disse inkluderer de enorme sanddynene som dominerer Titans lavere breddegrader og metansjøene og havene som dominerer dets høyere breddegrader - spesielt rundt det nordlige polarområdet. Havene - Kraken Mare, Ligeia Mare og Punga Mare - måler hundrevis av km over og opp til flere hundre meter dype, og blir matet av forgrenede, elvelignende kanaler. Det er også mange mindre, grunnere innsjøer som har avrundede kanter og bratte vegger, og som vanligvis finnes i flate områder.
I dette tilfellet fant UCLA-forskerne at alluviale vifter hovedsakelig ligger mellom 50 og 80 graders breddegrad. Dette plasserer dem nær sentrum av den nordlige og sørlige halvkule, men litt nærmere polene enn ekvator. For å teste hvordan Titans egne regnvær kunne forårsake disse funksjonene, stolte UCLA-teamet på datasimuleringer av Titans hydrologiske syklus.
Det de fant var at mens regn stort sett samler seg i nærheten av polene - der Titans store innsjøer og hav er lokalisert - forekommer de mest intense regnværene nær 60 graders breddegrad. Dette tilsvarer regionen der alluviale vifter er mest konsentrert, og indikerer at når Titan opplever nedbør, er det ganske ekstremt - som en sesongens monsunlignende nedbør.
Som Jonathan Mitchell - en UCLA-førsteamanuensis i planetarisk vitenskap og en senior forfatter av studien - indikerte, er dette ikke ulikt noen ekstreme værhendelser som nylig ble opplevd her på jorden. "De mest intense metanstormene i klimamodellen vår dumper minst en fot med regn om dagen, som kommer nær det vi så i Houston fra orkanen Harvey i sommer," sa han.
Teamet fant også ut at på Titan er metan-regnstorm ganske sjeldne, og forekommer mindre enn en gang per Titan-år - noe som fungerer i 29 og et halvt jordår. Men ifølge Mitchell, som også er hovedetterforsker for UCLAs forskningsgruppe for klimamodellering i Titan, er dette oftere enn de ventet. "Jeg hadde trodd at dette ville være en gang i tusenårsbegivenheter, om ikke det," sa han. "Så dette er ganske overraskende."
Tidligere har klimamodeller av Titan antydet at flytende metan generelt konsentrerer seg nærmere polene. Men ingen tidligere undersøkelser har undersøkt hvordan nedbør kan forårsake sedimenttransport og erosjon, eller vist hvordan dette ville forklare forskjellige funksjoner som er observert på overflaten. Som et resultat antyder denne studien også at regionale variasjoner i overflateegenskaper kan være forårsaket av regionale variasjoner i nedbør.
På toppen av det er denne studien en indikasjon på at Jorden og Titan har enda mer til felles enn tidligere antatt. På jorden er kontraster i temperatur det som fører til intense årstidshendelser. I Nord-Amerika forekommer tornadoer tidlig på slutten av våren, mens snøstormer forekommer om vinteren. I mellomtiden er temperaturvariasjoner i Atlanterhavet det som fører til at orkaner dannes mellom sommeren og høsten.
Tilsvarende ser det ut til at alvorlige variasjoner i temperatur og fuktighet på Titan er det som utløser ekstremvær. Når kjøligere, våtere luft fra de høyere breddegrader samhandler med varmere, tørrere luft fra de nedre breddegrader, resulterer det i kraftige regnbyger. Disse funnene er også viktige når det kommer til andre organer i solsystemet vårt som har alluviale vifter på seg - for eksempel Mars.
Til slutt kan forståelse av forholdet mellom nedbør og planetoverflater føre til ny innsikt om påvirkningen klimaendringene har på jorden og de andre planetene. Slik kunnskap vil også strekke oss langt mot å hjelpe oss med å dempe effektene det har her på jorden, der endringene bare er unaturlige, men også plutselige og veldig farlige.
Og hvem vet? En dag kan det til og med hjelpe oss med å endre miljøene på andre planeter og kropper, og dermed gjøre dem mer egnet for langsiktig menneskelig bosetting (også terraforming)!
