Titan là mặt trăng lớn Saturn. Một số người đã đề xuất núi lửa băng để giải thích một số tính năng nhất định trên bề mặt mặt trăng này. Nhưng một lớp vỏ băng dày và cứng sẽ khiến núi lửa băng không thể xảy ra.
Một phân tích về dữ liệu trọng lực và địa hình từ mặt trăng lớn nhất của Sao Thổ, Titan, đã tiết lộ những đặc điểm bất ngờ của lớp vỏ băng ngoài mặt trăng. Giải thích tốt nhất cho các phát hiện, các tác giả cho biết, đó là lớp băng Titan Titan cứng và các đặc điểm địa hình tương đối nhỏ trên bề mặt có liên quan đến các rễ lớn kéo dài ra đại dương bên dưới. Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature số ra ngày 29 tháng 8.
Cassini đã chụp được hình ảnh Sao Thổ này với mặt trăng lớn nhất Titan, ở tiền cảnh vào ngày 29 tháng 8 năm 2012. Tín dụng: NASA / JPL-Caltech / SSI
Dẫn đầu bởi các nhà khoa học hành tinh Douglas Hemingway và Francis Nimmo tại Đại học California, Santa Cruz, nghiên cứu đã sử dụng dữ liệu mới từ tàu vũ trụ NASA Cass Cassini. Các nhà nghiên cứu đã rất ngạc nhiên khi tìm thấy mối tương quan nghịch giữa trọng lực và tín hiệu địa hình trên Titan.
Thông thường, nếu bạn bay qua một ngọn núi, bạn sẽ thấy sự gia tăng trọng lực do khối lượng thêm của ngọn núi. Trên Titan, khi bạn bay qua một ngọn núi, trọng lực sẽ giảm xuống. Đó là một quan sát rất kỳ quặc, Nimmo, giáo sư về Trái đất và khoa học hành tinh tại UC Santa Cruz cho biết.
Để giải thích cho sự quan sát đó, các nhà nghiên cứu đã phát triển một mô hình trong đó mỗi vết sưng trên địa hình trên bề mặt Titan được bù đắp bởi một gốc rễ sâu hơn đủ lớn để áp đảo hiệu ứng hấp dẫn của vết sưng trên bề mặt. Rễ giống như một tảng băng trôi bên dưới lớp băng vào đại dương bên dưới nó. Vì băng có mật độ thấp hơn nước, bạn sẽ có trọng lực ít hơn khi bạn có một khối băng lớn ở đó so với khi bạn có nước, theo Nimmo giải thích.
Một tảng băng trôi nổi trong nước ở trạng thái cân bằng, độ nổi của nó cân bằng với trọng lượng của nó. Tuy nhiên, trong mô hình Titan này, rễ cây kéo dài bên dưới tảng băng lớn hơn nhiều so với những vết sưng trên bề mặt đến nỗi sức nổi của chúng đang đẩy chúng lên trên tảng băng. Đây giống như một quả bóng bãi biển lớn dưới lớp băng đẩy lên trên nó, và cách duy nhất để giữ nó chìm là nếu tảng băng đó mạnh, ông Hemingway, một ứng cử viên tiến sĩ về địa vật lý hành tinh tại UCSC và là tác giả chính của bài báo . Nếu rễ lớn là lý do cho mối tương quan tiêu cực, điều đó có nghĩa là lớp băng Titan Titan phải có lớp cứng rất dày.
Sơ đồ này của mặt cắt ngang qua lớp băng Titan Titan cho thấy các tính năng có thể giải thích sự bất thường của trọng lực: một thấu kính băng mật độ thấp được tạo ra bởi sự đóng băng cơ bản của khu vực; một lớp vỏ băng cứng nhắc chống lại sự lệch hướng; và phong hóa bề mặt giữ cho địa hình nhỏ. (Tín dụng hình ảnh: D. Hemingway
Các nhà nghiên cứu tính toán rằng, trong mô hình này, lớp băng Titan Titan sẽ phải có một lớp cứng dày ít nhất 40 km. Họ cũng nhận thấy rằng cần có hàng trăm mét xói mòn và lắng đọng bề mặt để giải thích cho sự mất cân bằng quan sát được giữa các rễ lớn và địa hình bề mặt nhỏ. Các kết quả từ mô hình của họ tương tự như ước tính của các nhà địa mạo học nghiên cứu về sự xói mòn của các miệng hố va chạm và các tính năng khác trên Titan.
Những phát hiện này có một số hàm ý. Ví dụ, lớp vỏ băng cứng dày khiến việc sản xuất núi lửa băng rất khó khăn, một số đã đề xuất để giải thích một số tính năng nhìn thấy trên bề mặt.
Không giống như lớp vỏ Trái đất hoạt động địa chất, lớp băng Titan Titan không được tái chế bằng phương pháp đối lưu hoặc kiến tạo mảng. Ngay bây giờ, nó chỉ ngồi ở đó, và thời tiết và xói mòn đang tác động lên nó, di chuyển các thứ xung quanh và tái định vị trầm tích, theo Nimmo. Có thể giống như bề mặt Trái đất nếu bạn tắt kiến tạo mảng.
Các nhà nghiên cứu không chắc chắn điều gì có thể làm phát sinh các đặc điểm địa hình Titan Titan với nguồn gốc sâu xa của chúng. Heming quỹ đạo lệch tâm xung quanh Sao Thổ tạo ra thủy triều uốn cong bề mặt mặt trăng và tạo ra sự nóng lên của thủy triều, có thể gây ra các biến thể phát triển theo độ dày của lớp băng, Hemingway nói.
Thông qua Đại học California Santa Cruz