Bijna tien jaar geleden ontdekte ruimtesonde Cassini ‘magische eilanden’ in Ligeia Mare: één van de grotere meren die Saturnus’ maan Titan rijk is. De eilanden verschijnen en verdwijnen en zijn nog altijd een mysterie. Maar Amerikaanse onderzoekers denken nu te weten hoe het zit.
Volgens de wetenschappers zijn de ‘magische eilanden’ flinke, drijvende brokken organisch materiaal. Die brokken zijn bevroren en uiterst poreus, waardoor ze enige tijd op het oppervlak van Titans meren kunnen drijven alvorens naar beneden te zinken. Dat is te lezen in het blad Geophysical Research Letters.
Magisch
De studie handelt zoals gezegd over de zogenoemde ‘magische eilanden’ op Saturnus’ maan Titan. Die term spreekt natuurlijk nogal tot de verbeelding en verwijst met name naar het feit dat deze ogenschijnlijke eilandjes vanuit het niets verschijnen én weer verdwijnen.
Cassini
Ruimtesonde Cassini – die jarenlang onderzoek deed naar Saturnus en zijn manen – hielp wetenschappers om deze magische eilanden op heterdaad te betrappen. En wel doordat de sonde herhaaldelijk hetzelfde stukje van Ligeia Mare – een flink meer nabij de noordpool van Titan – vereeuwigde. En toen onderzoekers die beelden naast elkaar legden, zagen ze iets geks. In 2013 dook namelijk opeens een 260 vierkante kilometer grote vlek op, die op opnamen gemaakt in 2007 niet te zien is. En in 2014 was die flinke vlek opeens weer weg.
Wat is hier aan de hand? Wetenschappers breken zich er het hoofd over. Sommigen denken dat het golven zijn. Anderen denken aan bubbels. Maar nu komen wetenschappers met een alternatieve verklaring. De ‘magische eilanden’ zouden bestaan uit organische materialen.
Hoe zit dat precies?
Om dat te begrijpen, moeten we eerst iets meer over Titan weten. De maan beschikt over een atmosfeer en meren en doet daarmee in eerste instantie misschien zelfs wel een beetje denken aan onze eigen aarde. Maar de verschillen kunnen bijna niet groter zijn! Zo zijn de meren op Titan niet gevuld met water, maar met methaan en ethaan. En de atmosfeer van de maan is niet alleen vijftig procent dikker dan die van de aarde, maar ook nog eens rijk aan methaan en andere op koolstof gebaseerde – oftewel organische – moleculen.
Met name in de bovenste regionen van Titans atmosfeer is de dichtheid van die organische moleculen heel groot. En aldaar kunnen de moleculen vrij gemakkelijk samenklonteren, bevriezen en vervolgens ook naar het oppervlak van Titan – en dus ook in de meren die de maan rijk is – vallen. En dat bracht onderzoeker Xinting Yu op een idee. “Ik wilde onderzoeken of de ‘magische eilanden’ in feite organische materialen kon zijn dat op het oppervlak drijft, net zoals puimsteen hier op aarde op water kan drijven alvorens uiteindelijk te zinken.”
Verzadigde meren
Yu en collega’s besloten zich in de kwestie vast te bijten en wel door allereerst te onderzoeken of naar beneden vallende klonters organisch materiaal wel kunnen blijven drijven en niet direct in de meren oplossen. Dat laatste kon al snel worden uitgesloten; de meren blijken namelijk zo verzadigd te zijn met organische deeltjes dat het volgens de onderzoekers uitgesloten is dat vallende vaste organische stoffen oplossen zodra ze de met vloeibaar methaan en ethaan gevulde meren bereiken.
Teleurstellende oppervlaktespanning
De uit bevroren organische deeltjes bestaande klonters lossen dus niet op. Maar kunnen ze eigenlijk wel bijven drijven en zich zo voordoen als een tijdelijk eiland? Een goede vraag, want de meren op Titan bestaan voornamelijk uit methaan en ethaan en beide vloeistoffen hebben een beperkte oppervlaktespanning, waardoor het voor vaste materialen – zoals organische klonters – lastiger is om op deze vloeistoffen te blijven drijven. En modellen wijzen inderdaad uit dat de meeste bevroren organische klonters een te grote dichtheid hebben om op Titans meren te blijven drijven. Ténzij ze heel poreus zijn. Want, zo redeneren de onderzoekers, als de ijzige klonters groot genoeg zijn en behoorlijk wat gaatjes en nauwe tunneltjes herbergen – oftewel een heel beperkte dichtheid hebben – kan het zomaar dat vloeibaar methaan heel langzaam in zo’n ijzige klont sijpelt en die klont dus ook enige tijd kan blijven drijven.
Samenklonterende klonters
Daarbij moet echter wel worden opgemerkt dat individuele klonters – zoals die hoog in de atmosfeer van Titan geboren worden – waarschijnlijk te klein zijn om te blijven drijven. Maar als genoeg van deze klonters nabij de oever van zo’n meer samenklonteren, kunnen grotere stukken afbreken en wegdrijven; een proces dat een beetje vergelijkbaar is met afkalvende gletsjers hier op aarde. En als zo’n flinke brok van een samengeklonterde klont organisch materiaal over de juiste porositeit beschikt, staat niets deze – in ieder geval in theorie – nog in de weg om door ruimtesondes à la Cassini voor een drijvend eiland te worden aangezien.
Is het mysterie daarmee dan opgelost? Misschien; vervolgonderzoek zal dat moeten uitwijzen. Maar als de onderzoekers het bij het juiste eind hebben, bestaat de kans dat ze in één klap niet één, maar twee mysteries omtrent Titan hebben opgelost. Zo vragen wetenschappers zich ook nog altijd af waarom de meren en zeeën op Titan zo ongebruikelijk glad zijn. Mogelijk is dat, zo stellen de onderzoekers in hun nieuwe studie, te herleiden naar een dun laagje bevroren organische moleculen dat op die meren en zeeën rust. Wordt ongetwijfeld vervolgd.
