Ondergrondse oceaan van water en ammoniak op Saturnus maan Titan

Metingen van de Cassini-satelliet wijzen op een ondergrondse oceaan van water en ammoniak in Saturnus’ maan Titan. Wetenschappers van NASA en de TU Delft hebben een nieuwe analyse gedaan van precieze metingen van de snelheid van de satelliet terwijl deze langs Titan vloog. De snelheid wordt beïnvloed door kleine veranderingen in de afplatting van de maan. Uit de berekende afplatting is vervolgens afgeleid dat de oceaan een lagere dichtheid heeft dan eerder gedacht en een klein deel ammoniak kan bevatten. De antivrieswerking van ammoniak kan verklaren waarom de oceaan nog niet bevroren is. Het werk is onder andere gebaseerd op een stage en afstudeerscripties van twee inmiddels afgestudeerde studenten Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek van de TU Delft. Vandaag verschijnt de publicatie over het werk in Nature Astronomy.

(beeld: Weergave van de banen van de Cassini satelliet die gebruikt zijn om de zwaartekracht van Titan te berekenen. Het gekleurde gedeelte van de banen geeft de afstand van Cassini tot Titan weer met de kleinste afstand in rood. De doorsnede van Titan toont de verschillende lagen van Titan met in blauw de oceaan. In de achtergrond is Saturnus met ringen en ringschaduwen te zien. (credits: Britt Griswold, NASA/GSFC))

Cassini ruimtemissie

De Cassini ruimtemissie vloog tussen 2005-2017 rond Saturnus. Om de zwaartekracht van Titan precies te meten is de satelliet een aantal keer dicht langs de maan gestuurd. De satelliet moest precies op het goede moment langs Titan scheren om de verandering in zwaartekracht goed in kaart te brengen. De vervorming van Titan is namelijk het gevolg van de getijdekracht van Saturnus die afhangt van de afstand tussen Titan en Saturnus. Door te meten op momenten dat Titan dichtbij en ver weg van Saturnus staat was het verschil in vervorming van Titan en dus het effect op de zwaartekracht maximaal. Uit precieze radarmetingen wordt de snelheid van de satelliet berekend en vervolgens de verandering in zwaartekracht en de vervorming van Titan die daarbij hoort. In de nieuwe analyse hebben de onderzoekers van NASA en de TU Delft het effect van getijden op Titan op iedere positie in de baan van de satelliet nauwkeurig onderzocht. Zij komen tot de conclusie dat de vervorming kleiner is dan eerder berekend. Numerieke simulaties van de vervorming van de maan voor verschillende inwendige structuren tonen aan dat het meest waarschijnlijke scenario is dat de oceaan een dichtheid heeft die overeenkomt met die van water met een klein deel ammoniak.  

Om de samenstelling van Titan verder in kaart te brengen is het nodig om metingen aan het oppervlak van de maan te nemen. NASA heeft voorlopige goedkeuring gegeven aan de Dragonfly missie die in 2027 gelanceerd zou moeten worden en dan na 7 jaar bij Titan aan komt en er zal landen.