Titan is de grootste maan van Saturnus en de op één na grootste in het zonnestelsel (na Ganymedes van Jupiter). Het is de enige maan in het zonnestelsel met wolken en een dichte, planeetachtige atmosfeer.

Wetenschappers denken dat de omstandigheden op Titan vergelijkbaar zijn met die in de beginjaren van de aarde (het belangrijkste verschil is dat de aarde, omdat ze dichter bij de zon staat, altijd warmer is geweest). Volgens NASA “is Saturnus’ grootste maan, Titan, in veel opzichten een van de meest op de Aarde lijkende werelden die we tot nu toe hebben gevonden.”

Atmosfeer van Titan

Een oranje waas rond Titan hield zijn oppervlak tot de komst van de Cassini missie in 2004 een mysterie voor wetenschappers op aarde. Titans atmosfeer strekt zich uit over zo’n 600 kilometer en is daarmee een stuk hoger dan die van de aarde. Omdat de atmosfeer zo hoog is, werd lange tijd gedacht dat Titan de grootste maan in het zonnestelsel was. Pas in 1980 kwam de Voyager dichtbij genoeg om te ontdekken dat hij in werkelijkheid kleiner was dan Ganymedes.

De atmosfeer van Titan is actief en complex, en bestaat voornamelijk uit stikstof (95 procent) en methaan (5 procent). Titan heeft ook een aanwezigheid van organische moleculen die koolstof en waterstof bevatten, en die vaak zuurstof en andere elementen bevatten die vergelijkbaar zijn met wat wordt gevonden in de atmosfeer van de aarde en die essentieel zijn voor leven.

Er is een onopgelost mysterie rond Titans atmosfeer: Omdat methaan door zonlicht wordt afgebroken, denken wetenschappers dat er een andere bron is die aanvult wat er verloren gaat. Een mogelijke bron van methaan is vulkanische activiteit, maar dat is nog niet bevestigd.

De atmosfeer van Titan ontsnapt wellicht naar de ruimte op een vergelijkbare manier als de atmosfeer van de aarde. Het Cassini-ruimtevaartuig heeft poolwinden waargenomen die methaan en stikstof (geladen door interacties met licht) langs Saturnus’ magnetische veld naar buiten en uit de atmosfeer trekken. Een soortgelijk proces wordt verondersteld op Aarde plaats te vinden met ons eigen magnetisch veld.

“Bij Saturnus’ grootste maan, Titan, hebben Cassini en Huygens ons een van de meest aardachtige werelden laten zien die we ooit zijn tegengekomen, met weer, klimaat en geologie die nieuwe manieren bieden om onze thuisplaneet te begrijpen,” aldus de website van NASA’s Jet Propulsion Laboratory.

Magic Island

Er is een overvloed aan methaanmeren, die vooral geconcentreerd zijn bij zijn zuidpool. In 2014 vonden wetenschappers een voorbijgaand verschijnsel dat ze speels “Magisch Eiland” noemden. Het is mogelijk dat stikstofbellen die in Titans oceanen worden gevormd, een tijd op het oppervlak blijven liggen, waardoor een tijdelijk eiland ontstaat dat uiteindelijk verdwijnt.

“Wat ik echt bijzonder vind aan Titan is dat het vloeibare methaan- en ethaanmeren en -zeeën heeft, waardoor het de enige andere wereld in het zonnestelsel is met stabiele vloeistoffen op zijn oppervlak,” vertelde Jason Hofgartner, een planeetwetenschapper aan de Cornell University, in 2014 aan Space.com. “Het heeft niet alleen meren en zeeën, maar ook rivieren en zelfs regen. Het heeft wat we een hydrologische cyclus noemen, en we kunnen het bestuderen als een analogon van de hydrologische cyclus van de aarde – en het is de enige andere plek die we kennen waar we dat kunnen doen.”

Grote delen van Titan’s oppervlak zijn bedekt met zandduinen gemaakt van koolwaterstof. Duinen op Titan kunnen lijken op de Namibische woestijn in Afrika.

Omdat methaan als vloeistof bestaat op Titan, verdampt het ook en vormt het wolken, wat af en toe methaanregen veroorzaakt. Wolken van methaanijs en cyanidegas drijven over het oppervlak van de maan.

“Titan blijft zich verbazen over natuurlijke processen die lijken op die op de aarde, maar waarbij andere materialen betrokken zijn dan ons vertrouwde water,” zei Cassini adjunct-projectwetenschapper Scott Edgington van NASA’s Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Californië, in een verklaring.

Zonlicht is vrij zwak op Titan, en het klimaat wordt vooral bepaald door veranderingen in de hoeveelheid licht die met de seizoenen gepaard gaat.

Data suggereren ook de aanwezigheid van een vloeibare oceaan onder het oppervlak, maar dat moet nog bevestigd worden.

Nadat er meer planeten buiten het zonnestelsel zijn gevonden, heeft Titan gediend als een model van bewolkte lichamen. Het onderzoeken van de atmosfeer van de maan heeft wetenschappers geholpen om de atmosferen van deze verre stelsels te begrijpen.

“Het blijkt dat je veel kunt leren van het kijken naar een zonsondergang,” zei Tyler Robinson van NASA’s Ames Research Center in een verklaring.

Cassini ruimtevaartuig bij Titan

In 2017 rondde het Cassini ruimtevaartuig zijn twee-decennia-lange missie naar Saturnus af. Het ruimtevaartuig werd gelanceerd op 15 oktober 1997 en kwam op 30 juni 2004 aan bij Saturnus. Bij zijn aankomst dropte Cassini de Huygens-sonde, gebouwd door het Europees Ruimteagentschap. Huygens was uitgerust om Titan te bestuderen door te landen op de Saturnusmaan en behaalde verbazingwekkende resultaten. Zo zijn er op de maan vele bergen van meer dan 10.000 voet hoog geïdentificeerd.

De Huygens-sonde landde via een parachute op 14 januari 2005. Door de waarnemingen van Huygens werd Titan een topprioriteit voor wetenschappers. De missie heeft uitstekende resultaten opgeleverd, zoals het maken van de hoogste resolutiebeelden ooit van het oppervlak van deze maan.

Tijdens zijn primaire en verlengde missies heeft Cassini fundamentele gegevens over de structuur van Titan en de complexe organische chemie van zijn atmosfeer verkregen. Op grond van Cassini’s bevindingen vermoeden wetenschappers de aanwezigheid van een interne oceaan die bestaat uit water en ammoniak. Het ruimtevaartuig heeft ook seizoensveranderingen waargenomen, zoals toen zich in 2015 een ijswolk vormde op het zuidelijk halfrond van Titan (wat suggereerde dat de winter in die zone streng zou worden).

De focus van de missie, voor zover deze betrekking heeft op Titan, was het vinden van tekenen van seizoensveranderingen en vulkanische activiteit.

Titan speelde een dominante rol in Cassini’s geplande einde. De enorme maan zorgde voor de zwaartekracht die het ruimtevaartuig nodig had om in zijn laatste maanden tussen de ringen van Saturnus door te vliegen en een nog nooit eerder gezien gebied te verkennen. Titan’s boost, die meer dan vier maanden voor Cassini’s zelfmoordduik kwam, was het punt van geen terugkeer, het verhogen van de snelheid van het ruimtevaartuig met ongeveer 1.925 mph (3.098 km / h) ten opzichte van Saturnus.

“Met deze flyby zijn we toegewijd aan de Grand Finale,” Earl Maize, Cassini projectmanager bij JPL, zei in een verklaring na de april 2017 flyby. “Het ruimtevaartuig bevindt zich nu op een ballistisch pad, zodat zelfs als we zouden afzien van toekomstige kleine koersaanpassingen met behulp van stuwraketten, we hoe dan ook nog steeds Saturnus’ atmosfeer zouden binnengaan op 15 september.”

Na deze grote impuls bleef het ruimtevaartuig Titan gebruiken om zijn baan te tweaken, waardoor het op 12 september 2017 zijn laatste dichte nadering van Titan maakte. In zijn 13 jaar rond Saturnus maakte Cassini 127 ontmoetingen met de maan, sommige dichtbij en andere verder weg.

“Cassini heeft een langdurige relatie met Titan, met een nieuw rendez-vous bijna elke maand voor meer dan een decennium,” zei Maize in een aparte verklaring “Deze laatste ontmoeting is iets van een bitterzoet afscheid, maar zoals het tijdens de hele missie heeft gedaan, stuurt de zwaartekracht van Titan Cassini opnieuw waar we het nodig hebben om te gaan.

Mogelijkheden voor leven

Dacht wordt dat de omstandigheden op Titan de maan in de verre toekomst bewoonbaarder zouden kunnen maken. Als de zon haar temperatuur verhoogt (over 6 miljard jaar) en een rode reuzenster wordt, zou de temperatuur van Titan volgens sommige modellen genoeg kunnen stijgen om stabiele oceanen aan het oppervlak te laten bestaan. In dat geval zouden de omstandigheden op Titan vergelijkbaar kunnen zijn met die op aarde, wat gunstig zou zijn voor bepaalde vormen van leven.

Experimenten op Aarde suggereren dat Titan bewoonbaarder zou kunnen zijn dan tot nu toe werd gedacht. Complexe organische chemicaliën, waarvan ooit gedacht werd dat ze hoog in de atmosfeer zweefden, zouden wel eens dichter bij het oppervlak kunnen liggen dan gedacht.

“Wetenschappers dachten eerder dat naarmate we dichter bij het oppervlak van Titan kwamen, de atmosferische chemie van de maan in principe inert en saai was,” zei Murthy Gudipati, hoofdauteur van het artikel bij JPL, in een verklaring. “Ons experiment toont aan dat dit niet waar is. Hetzelfde soort licht dat de biologische chemie op het aardoppervlak aanstuurt, kan ook de chemie op Titan aansturen, ook al ontvangt Titan veel minder licht van de zon en is het veel kouder. Titan is geen slapende reus in de onderste lagen van de atmosfeer, maar minstens half wakker met zijn chemische activiteit.”

Andere Titan-feiten

De naam Titan komt uit de Griekse mythologie. De Titanen waren oudere goden die over het heelal heersten voordat de Olympiërs aan de macht kwamen, aldus de website van het Theoi Project.

De maan werd ontdekt door de Nederlandse astronoom Christiaan Huygens in 1655. De Huygens lander sonde aan boord van NASA’s Cassini ruimtevaartuig door de Europese Ruimtevaart Organisatie naar de maan gestuurd is naar hem vernoemd. Huygens was het eerste door mensen gebouwde object dat landde op het oppervlak van Titan.

Titan’s diameter is 50 procent groter dan die van de maan van de aarde. Titan is groter dan de planeet Mercurius, maar heeft de helft van de massa van de planeet.

Titan’s massa bestaat voornamelijk uit water in de vorm van ijs en rotsachtig materiaal.

Titan heeft geen magnetisch veld.

Titan stats

• Diameter: 5.150 kilometer, ongeveer half zo groot als de Aarde en bijna zo groot als Mars
• Oppervlaktemperatuur: min 290 Fahrenheit (min 179 graden Celsius), waardoor water zo hard is als rotsen en methaan in zijn vloeibare vorm kan worden gevonden
• Oppervlaktedruk: Iets hoger dan de druk op Aarde. De druk op zeeniveau is 1 bar, terwijl die van Titan 1,6 bar is.
• Baanperiode: Bijna 16 Aardse dagen. Titan draait synchroon met Saturnus, waardoor hij met zijn gezicht naar de planeet gekeerd blijft draaien.

Volg Nola Taylor Redd op @NolaTRedd, Facebook, of Google+. Volg ons op @Spacedotcom, Facebook of Google+.

Aanvullende rapportage door medewerker Elizabeth Howell.