En haut :Projections polaires stéréographiques de la topographie de Titan avec le pôle Sud à gauche et le pôle Nord à droite. En bas :comme ci-dessus, mais pour une projection équicylindrique globale. Les régions de données utilisées dans l'interpolation sont représentées en gris. Le relief global maximal est à l'échelle de ~2km, mais les variations locales typiques d'altitude sont plutôt d'environ 200 m - similaires à la taille des collines d'Ithaque. La topographie montre des bassins à grande échelle, ainsi que les sommets locaux, comme les montagnes. Comprendre la topographie de Titan peut jouer un rôle dans la compréhension de la structure interne, processus hydrologiques, et les influences potentielles dans la circulation générale de Titan. Crédit :NASA/JPL-Caltech/ASI/Cornell
En utilisant l'ensemble de données Cassini désormais complet, Les astronomes de Cornell ont créé une nouvelle carte topographique mondiale de la lune Titan de Saturne qui a ouvert de nouvelles fenêtres pour comprendre ses écoulements liquides et son terrain. Deux nouveaux papiers, publié le 2 décembre dans Geophysical Review Letters, décrire la carte et les découvertes qui en découlent.
La création de la carte a pris environ un an, selon le doctorant Paul Corlies, premier auteur sur "La topographie et la forme de Titan à la fin de la mission Cassini." La carte combine toutes les données topographiques de Titan provenant de plusieurs sources. Étant donné que seulement 9% environ de Titan a été observé dans une topographie à relativement haute résolution, avec 25-30 pour cent de la topographie imagée en résolution inférieure, le reste de la lune a été cartographié à l'aide d'un algorithme d'interpolation et d'un processus de minimisation globale, ce qui a réduit les erreurs telles que celles résultant de la localisation des engins spatiaux.
La carte a révélé plusieurs nouvelles fonctionnalités sur Titan, y compris de nouvelles montagnes, aucun ne dépasse 700 mètres. La carte fournit également une vue globale des hauts et des bas de la topographie de Titan, ce qui a permis aux scientifiques de confirmer que deux emplacements dans la région équatoriale de Titan sont en fait des dépressions qui pourraient être soit anciennes, des mers asséchées ou des coulées cryovolcaniques.
La carte a également révélé que Titan est un peu plus plat – plus oblat – qu'on ne le savait auparavant, ce qui suggère qu'il y a plus de variabilité dans l'épaisseur de la croûte de Titan qu'on ne le pensait auparavant.
"Le point principal du travail était de créer une carte à l'usage de la communauté scientifique, " a déclaré Corlies; dans les 30 minutes suivant la mise à disposition en ligne de l'ensemble de données, il a commencé à recevoir des demandes de renseignements sur la façon de l'utiliser. Le jeu de données est téléchargeable sous la forme des données qui ont été observées, ainsi que ces données plus les données interpolées qui n'ont pas été observées. La carte sera importante pour ceux qui modélisent le climat de Titan, étudier la forme et la gravité de Titan, et tester des modèles d'intérieur, ainsi que pour ceux qui cherchent à comprendre les formes terrestres morphologiques sur Titan.
Les autres auteurs de Cornell sur le papier sont l'auteur principal Alex Hayes, professeur adjoint d'astronomie, doctorant Samuel Birch et associé de recherche Valerio Poggiali.
Le deuxième papier, "Contraintes topographiques sur l'évolution et la connectivité des bassins lacustres de Titan, " trouve trois résultats importants en utilisant les données topographiques de la nouvelle carte. L'équipe comprenait Hayes, Corly, Bouleau, Poggiali, associé de recherche Marco Mastrogiuseppe et Roger Michaelides '15.
Le premier résultat est que les trois mers de Titan partagent une surface équipotentielle commune, ce qui signifie qu'ils forment un niveau de la mer, tout comme les océans de la Terre. Soit parce qu'il y a un écoulement à travers le sous-sol entre les mers, soit parce que les canaux entre eux laissent passer suffisamment de liquide, les océans sur Titan sont tous à la même altitude.
"Nous mesurons l'altitude d'une surface liquide sur un autre corps à 10 unités astronomiques du soleil avec une précision d'environ 40 centimètres. Parce que nous avons une précision si étonnante, nous avons pu voir qu'entre ces deux mers, l'altitude variait sans à-coups. 11 mètres, par rapport au centre de masse de Titan, compatible avec le changement attendu du potentiel gravitationnel. Nous mesurons le géoïde de Titan. C'est la forme que prendrait la surface sous l'influence de la gravité et de la rotation seules, qui est la même forme qui domine les océans de la Terre, " dit Hayes.
Le deuxième résultat de l'article prouve une hypothèse avancée par Hayes dans son premier article, aux études supérieures :que les lacs de Titan communiquent entre eux à travers le sous-sol. Hayes et son équipe ont mesuré l'altitude des lacs remplis de liquide ainsi que ceux qui sont maintenant à sec, et a découvert que les lacs existent à des centaines de mètres au-dessus du niveau de la mer, et que dans un bassin versant, les fonds des lacs vides sont tous à des altitudes plus élevées que les lacs remplis dans leur voisinage.
« Nous ne voyons pas de lacs vides en dessous des lacs remplis locaux parce que, s'ils descendaient en dessous de ce niveau, ils seraient comblés eux-mêmes. Cela suggère qu'il y a un écoulement dans le sous-sol et qu'ils communiquent entre eux, ", a déclaré Hayes. "Cela nous dit également qu'il y a des hydrocarbures liquides stockés dans le sous-sol de Titan."
Le résultat final de l'article soulève un nouveau mystère pour Titan. Les chercheurs ont découvert que la grande majorité des lacs de Titan se trouvent dans des dépressions aux arêtes vives qui « ressemblent littéralement à vous avoir pris un emporte-pièce et découpé des trous dans la surface de Titan, " a déclaré Hayes. Les lacs sont entourés de hautes crêtes, des centaines de mètres de haut à certains endroits.
Les lacs semblent être formés comme le karst sur Terre, dans des endroits comme les Everglades de Floride, où le matériau sous-jacent se dissout et la surface s'effondre, former des trous dans le sol. Les lacs sur Titan, comme le karst terrestre, sont topographiquement fermés, sans canaux d'entrée ou de sortie. Mais le karst terrestre n'a pas de pointu, jantes surélevées.
La forme des lacs indique un processus appelé retrait uniforme des escarpements, où les bords des lacs s'étendent d'une quantité constante à chaque fois. Le plus grand lac du sud, par exemple, ressemble à une série de petits lacs vides qui se sont fusionnés ou conglomérés en une seule grande caractéristique.
"Mais si ces choses poussent vers l'extérieur, cela signifie-t-il que vous détruisez et recréez les jantes tout le temps et que les jantes se déplacent vers l'extérieur avec ? Comprendre ces choses est à mon avis la clé de voûte pour comprendre l'évolution des bassins polaires sur Titan, " dit Hayes.
