Menu

Titan (Saturnus)

29/04/2018 - Maan, Saturnus

Titan is de grootste maan van Saturnus en, op Ganymedes na, de grootste van ons zonnestelsel. Met een diameter groter dan 5151 kilometer is hij groter dan de planeet Mercurius. Christiaan Huygens ontdekte de planeet in 1655 met een telescoop van z’n broer Constantijn. Huygens noemde de maan “Saturni Luna”, wat kortweg Saturnusmaan betekent. De Engelsman John Herschel doopte de maan in 1847 om tot Titan.
Het oppervlak van Titan is grotendeels bedekt met een smoglaag. De meeste kennis die we hebben over de maan hebben we te danken aan de bezoeken van de Voyager sondes en de Cassini-Huygens sonde.

Titan door Cassini (2005)

Titan is de enige maan in ons zonnestelsel met een dichte atmosfeer. Het bezoek van Voyager 1 heeft ons geleerde dat et oppervlak permanent schuil gaat onder een 900 kilometer dikke atmosfeer. Tot 1980 werd vanwege deze dichte atmosfeer, dat een deel van de maan leek, aangenomen dat Titan de grootste maan in ons zonnestelsel was. Qua massa en omvang is Titan te vergelijken met de twee grootste manen van Jupiter, Ganymedes en Callisto. Titan mag dan wel iets groter uitvallen dan Mercurius, hij bezit maar half zoveel massa. Hieruit wordt afgeleid dat Titan voor de helft uit bevroren water en ammoniak bestaat. Het oppervlak is in geologisch opzicht “jong” en ligt bezaaid met ijs van koolwaterstoffen. De kern van Titan is rotsachtig en bestaat uit silicaten en metalen. De kern is ongeveer 3400 kilometer dik. De structuur van Titan lijkt daarmee sterk op die van de andere Saturnusmanen Dione en Enceladus.

Titan draait in 15 dagen en 22 uren om Saturnus. Net als bij onze maan doet Titan er ongeveer even lang over om rond zijn as te draaien, wat een normaal verschijnsel is bij satellieten die zich in een stabiele baan rond een planeet bevinden. Getijdekrachten veroorzaken interne wrijving waarbij rotatie-energie zich omzet in warmte.

Naast de Cassini-Huygens sonde hebben nog enkele andere sondes de maan bezocht: Pioneer 11 in 1979, Voyager 1 in 1980 en Voyager 2 in 1981. De Amerikaanse-Europese ruimtesonde Cassini-Huygens werd in 1997 gelanceerd om in Juli 2004 in een baan om Saturnus te komen. Cassini Huygens had nog een kleinere sonde aan boord die op 14 januari 2005 geland is op het zuidelijk halfrond van Titan.
In Juli 2004 keek Cassini-Huygens met een speciale infrarood-camera voor het eerst door het wolkendek. Hierop waren gegolfde lijnen te zien die aanwijzen dat er mogelijk rivieren aanwezig zijn op Titan. Radaropnamen bevestigen het bestaan van rivierdalen.
De kleine Huygens-sonde, die op het oppervlak van Titan lande, maakte direct na de afdaling naar het oppervlak enkele opnamen waaronder de eerste close-ups van het oppervlak van Titan.
In Juli 2006 ontdekte de Cassini sonde het bestaan van meren. Enkele van die opnamen lieten rivierbeddingen zien die uitmondden in die meren. De meren zijn zeker gevuld met vloeibaar ethaan, wat op Aarde voorkomt als gas.

De atmosfeer van Titan is immens en lijkt in dynamisch opzicht op die van Venus. Net als bij Venus roteert de atmosfeer sneller om de maan als de eigen rotatiesnelheid, wat een superroterende atmosfeer genoemd wordt. De wind waait met snelheden tot 400 kilometer per uur. De atmosfeer is zo dik dat het dankzij de zwaartekracht mogelijk zou zijn er doorheen te vliegen. Titan heeft geen eigen magnetisch veld. Het gevolg hiervan is direct blootgesteld aan de zonnewind wanneer de maan gedurende korte tijd buiten de magnetosfeer van Saturnus treed. De blootstelling aan de zonnewind kan leiden tot ionisatie van sommige moleculen in de bovenste laag van de atmosfeer. In november 2007 werden er sporen gevonden van negatieve ionen in Titan’s ionosfeer die 10.000 keer meer wegen dat waterstof. Die zware ionen vallen vermoedelijk naar beneden en vormen zo een oranje laag.

Titan achter de ringen van Saturnus

De Cassini-Huygens sonde heeft op het oppervlak met behulp van radarhoogtemeting en infrarood en in zichtbaar licht verschillende structuren waargenomen. Zo heb je op Titan meren gevuld met vloeistof, maar ook uitgedroogde meren, minstens drie zeeën (Kraken Zee, Ligeia Zee en Punga Zee), rivieren, cryo-lavastromen, canyons, vulkanen, inslagkraters, grote lege vlaktes, bergketens, donkere duinengebieden/velden van waterijs en zand. Het opvallendste gebied is een helder gebied genaamd Xanadu, een reflecterend gebied ongeveer even groot als Australië dat in 1994 is ontdekt dankzij de infrarode beelden van de Hubble-telescoop.
De eerste beelden van Titan’s oppervlak lieten zeer afwisselende gebieden zien, zowel ruw als effen gebieden. Xanadu, het bekendste lichte gebied, heeft een rivierbedding. Die bedding is erg goed zichtbaar als lichte strepen op de Cassini-rader. Nog een typisch kenmerk zijn honderden kilometers lange strepen. Deze zijn vermoedelijk veroorzaakt door met de wind mee gevoerde deeltjes.

Omdat Titan zo ver van de zon staat is het er vanzelfsprekend koud, gemiddeld -195°C. Door die temperaturen vindt er geen sublimatie (directe overgang van vaste vorm naar gasvorm) van ijs plaats, dus bevat de atmosfeer nagenoeg geen waterdamp. Toch heeft het klimaat op Titan in zeker opzicht veel weg van onze Aarde, doordat methaan voor een groot deel dezelfde functies als water vervult. Zo vormen er zich geregeld methaanwolken en regent het af en toe hevig methaan bij onweer wanneer de zon loodrecht op de atmosfeer schijnt. Wolken vormen zich ook bij vulkanische activiteit en bij bergketens. Lichte motregen komt op de maan veel voor.

Cassini heeft volgens plan 28% van de gehele oppervlak van Titan met rader in kaart gebracht, en bijna het volledige oppervlak in infrarood. De missie van Cassini is in april 2008 met twee jaar verlengd wegens waardevolle wetenschappelijke resultaten. In 2010 was ongeveer 35% met radar in kaart gebracht. Toen werd weer besloten om de missie nogmaals te verlengen, ditmaal tot september 2017. Tijdens dit deel van de missie zijn de doelen om nog een groter deel van Titan in kaart te brengen, alsmede de maan Enceladus, Saturnus zelf en zijn ringen.
NASA en ESA denken erover om tezamen een ballon-missie te bouwen en uit te voeren, die technisch eenvoudiger en goedkoper is maar minder verkenningsmogelijkheden biedt. Het gemeenschappelijk ESA-NASA project heet voorlopig TSSM (Titan Saturn System Mission). Dit project bevindt zich nog in de studiefase en is nog niet goedgekeurd. Het zou tot 2040 kunnen duren (lancering ver na 2020) wanneer de mensheid terug aanwezig is bij Titan.
De Titan Mare Explorer (TiME) is een voorgesteld alternatief, minder duur project en kan eerder gelanceerd worden (al vanaf 2016 met aankomst in 2023). De bedoeling is een “plonslanding” uit te voeren in Ligeia Mare met een backup-landingsgebied in Kraken Mare. Dit project zou de diepte en samenstelling van de zee meten, alsook metingen van de kustlijn en de atmosfeer boven de zee. Het is mogelijk dat het TiME-project, dat nog onder evaluatie is, uiteindelijk versmolten wordt met de TSSM en de Titan-lander van TSSM.