Se elää!? Titanin kryovulkaaniset järvet ja sisäsyntyinen aktiivisuus
Titanista on vaikea olla pitämättä. Se on Merkuriusta suurempi poikkeuksellisen monimuotoinen maailma, jonka paksussa typpi–metaanikaasukehässä ihminen voisi – ainakin periaatteessa – lentää lihasvoimin. Sen pintaa peittää hiilipitoinen möhnä muualla paitsi siellä, missä harvalukuiset törmäyskraatterit ovat ruopaisseet pintaan enemmän vesijäätä. Jostain pinnan alta löytynee globaali valtameri.
Tuulet muokkaavat Titanin päiväntasaajan valtavia dyynikenttiä jatkuvasti. Napa-alueiden tuntumassa etenkin pohjoisessa on jokia, järviä ja meriä, joissa lainehtii lorauksella etaania höystetty metaani. Titan onkin Maan ohella ainoa tuntemamme taivaankappale, jossa on täysi hydrologinen kierto. Titanissakin siis sataa.
Kaikkea tätä kiehtovaa geologiaa ympäröi vain tutkalla ja eräillä infrapuna-aallonpituuksilla läpäistävissä oleva pilvinen ja utuinen kaasukehä. Titan ei paljasta salaisuuksiaan helpolla.
Titanin metaanisateista ja orgaanisen hiekan kasautumisesta dyyneiksi on vastuussa Auringosta saatava energia. Sen sijaan Titanin sisäisen energian pyörittämistä geologisista prosesseista on saatu vain epäsuoria viitteitä. Esimerkiksi metaania täytyy tulla jostakin Titanin kaasukehään lisää, koska muuten se ajan myötä katoaisi. Aktiivinen kryovulkaaninen toiminta on luonnollisin selitys.
Samoin Titanin kaasukehästä on löydetty radioaktiivisen kaliumin hajoamisesta kertovaa argonin isotooppia 40. Sen täytyy olla peräisin Titanin sisäosien kivisestä osasta ja sitä on niin paljon, että se viittaa merkittävään sisäsyntyiseen geologiseen aktiivisuuteen.
Varsinaiset Titanin kryovulkaanisesta historiasta kielivät pinnanmuodot ovat kuitenkin huomattavan harvalukuisia. Yksi vahvimmista kandidaateista tähän mennessä on ollut Doom Mons, siis kaikille J. R. R. Tolkienin tuotannon ystäville tuttu Tuomiovuori. Siitä esimerkiksi lähtee 200-kilometrinen selväpiirteinen kryolaavavirta.
Nyt Journal of Geophysical Research: Planets -lehdessä on hyväksytty julkaistavaksi kuuharrastajien hyvin tietämän Chuck Woodin ja Jani Radebaugh’n kirjoittama artikkeli Morphologic Evidence for Volcanic Craters near Titan’s North Polar Region. Se tarjoaa runsaasti uusia kandidaatteja paikoiksi, joissa Titanin sisäsyntyinen aktiivisuus on geologisessa mielessä ihan vastikään synnyttänyt kryovulkaanisia rakenteita.
Titanin metaanimeret ja -järvet keskittyvät lähelle sen napoja, etenkin pohjoiseen. Pienimmät niistä esiintyvät ryppäinä, ovat usein melkoisen pyöreitä, ja monesti koostuvat osin sisäkkäisistä romahdusrakenteista. Niillä on ympäristönsä yläpuolelle kohoava reuna, ja useita niistä ympäröi laaja tutkakuvissa kirkkaana näkyvä kehä. Tavallisesti ne ovat läpimitaltaan noin seitsenkilometrisiä, ja joidenkin keskeltä törröttää saari. Törmäyskraattereita ne eivät kuitenkaan ole. Tämän puolesta puhuu osin sekin, että niiden reunoilla ei ole nähtävissä syvemmältä peräisin olevasta vesijäästä kertovia spektroskooppisia sormenjälkiä.
Mikään uusi löytö Titanen pienet pyöreät metaanijärvet eivät ole. Aiemmin ne vain on tulkittu joko karsti- tai termokarstivajoamien kaltaisiksi rakenteiksi. Karstivajoamat ovat melko yleisiä Maan kalkkivialueilla, joissa vesi liuottaa maanalaisen kalkkikiven pois synnyttäen pyöreähköjä kuoppia. Termokarstilammet taas ovat nykyisin yhä tutummaksi käyvä murheellinen näky arktisilla alueilla, joilla ilmaston lämpeneminen sulattaa ikiroutaa.
Woodin ja Radebaugh’n uudet havainnot kuitenkin osoittavat melkoisen vastaansanomattomasti, ettei Titanin pienien pyöreiden järvien kohdalla kyseessä voi olla karstin tai termokarstin tapainen ilmiö. Titanissa näitä rakenteita ympäröivät satakin metriä ympäristön yläpuolelle kohoavat reunat. Karstivajoamilla tällaisia ei tunneta. Lisäksi eräistä reunoista näyttää lähtevän virtausuomien tapaisia piirteitä, jollaisia ei myöskään karstin tai termokarstin yhteydessä tavata.
Woodin ja Radebaugh’n idean mukaan ainoa geologinen prosessi, joka voi selittää kaikki havaitut piirteet, on kryovulkanismi. Heidän mukaansa kyseessä ovat kryovulkaaniset kalderat tai todennäköisemmin maarit.
Kalderat ovat lähinnä romahdusrakenteita, jotka Maassa ja Marsissa syntyvät yleensä tulivuorten laelle sen magmasäiliön tyhjennyttyä. Sitkaamman laavan tapauksissa kalderaa voi ympäröidä myös kohonnut reuna (jolloin tosin ollaan jo hyvin lähellä vulkaanista kraatteria eikä kalderaa).
Maarit puolestaan tarvitsevat jonkinlaisen magman lisäksi myös toista, herkemmin haihtuvaa ainetta, sillä ne ovat räjähdysmäisissä höyrypurkauksissa syntyviä rakenteita. Maassa ne muodostuvat, kun magma kohoaa maankuoressa ylöspäin ja kohtaa pohjaveden pinnan. Silloin pohjavesi kiehahtaa ja kuohahtaa räjähdysmäisesti. Lopputuloksena on useimmiten pienen lammen tai järven täyttämä pyöreähkö kuoppa, jota ympäröi kohonnut reuna. Titanin maareissa räjähdysmäisesti laajenevan aineen tehtäviä voisi hoitaa esimerkiksi metaani tai typpi. Itse ”kuuma” magma olisi puolestaan vettä.
Ajatus Titanin maareista sopii hyvin yhteen havaintojen kanssa. Sitä kuitenkin vaivaa sama perusongelma kuin kryomagmatismia muuallakin aurinkokunnassamme: veden eriskummalliset ominaisuudet. Retkiluistelu ja pilkkiminen ovat mahdollisia ainoastaan siksi, että vesi on erittäin merkillinen yhdiste. Jos vesi käyttäytyisi kuten valtaosa muista aineista, jäät mäjähtäisivät järvien pohjaan ja vedenpinta pysyisi sulana. Jää on kuitenkin poikkeuksellisesti harvempaa kuin nestemäinen vesi, joten se kelluu veden pinnalla.
Kelluva jää on tietenkin ihmisten kannalta monessakin mielessä oikein mukava asia. Kryomagmatismin näkökulmasta se on kuitenkin mitä melkoisin ongelma. Kryomagmaattisissa vuorissa ja maareissa tiheämpi aines pitäisi jollain ilveellä kohoamaan harvemman aineksen läpi pinnalle tai ainakin sen tuntumaan.
Tämä ei ole laisinkaan helppoa. Jos veteen sekoittaa ammoniakkia, laskee vesiliuoksen jäätymispiste ja kryovulkanismi käy hieman yksinkertaisemmaksi. Ongelmatonta se ei siltikään ole. Yksi hankaluus on, että moni tutkija haluaisi käyttää ammoniakkia jos jonkinlaisten teorioidensa mahdollistajana, mutta sitä ei vaan tahdo oikein mistään päin aurinkokuntaa löytyä tarvittavia määriä. Kryovulkanismin teorian tutkijoilla riittää työsarkaa.
Mielenkiintoisin ajatus Woodin ja Radebaugh’n artikkelissa on havaittujen kryovulkaanisten järvien (ja jokusen kuivan kuopan) oletettu nuoruus. Niiden reunat ja virtausrakenteet vaikuttavat hyvin säilyneiltä, joten geologisessa mielessä kohteet voivat olla varsin tuoreita. Wood & Radebaugh pitävät mahdollisena sitäkin, että Titan olisi tänäkin päivänä sisäisen energiansa voimin elävä maailma.
Nuoria Titanin kryovulkaaniset rakenteet todennäköisesti ovatkin. Kannattaa silti huomata, että Titanin pinnanmuotojen iänmääritys on hankalampaa kuin useimpien muiden maankaltaisten planeettojen tai kuiden tapauksessa. Titanin paksu kaasukehä pitää normaalisti iänmääritykseen käytettyjen törmäyskraatterien määrän pienenä ja koon suurena, joten kraatterilaskut eivät auta iän arvioinnissa.
Woodin ja Radebaugh’n ikäarvio tukeutuu siis ainoastaan maareiksi tulkittujen kohteiden yleisen olemuksen vertailuun muiden pinnanmuotojen kanssa, sekä kokemukseen perustuvaan näppituntumaan. Tutka- ja infrapunakuvien verrattain rajallisen erotuskyvyn vuoksi tuokaan ei ole ihan niin helppoa kuin vaikkapa Kuun tai Marsin tapauksissa, joista on tarjolla runsain määrin häkellyttävän tarkkaa kuvaa.
Vielä on turhan aikaista julistaa Titanin kuuluvan Ion, Tritonin, Enceladuksen, Maan ja luultavasti Europan ohella aurinkokuntamme kappaleiden eliittijoukkoon, jota luonnehtii sisäsyntyisten voimien tuottama aktiivinen geologia.[1] Pikku hiljaa Titanista kertyy kuitenkin yhä enemmän havaintoja, joita alkaa olla vaikea selittää mitenkään muuten.
Varmuutta asiasta tuskin saadaan ennen 2030-luvun puoliväliä, jolloin NASAn Dragonfly-kopteri pääsee paitsi lentelemään ympäri Titania, myös kuuntelemaan seismometreillään sen sisuksia. Ainakin siihen saakka voi kuitenkin perustellusti uskoa siihen kiehtovaan ajatukseen, että Titanissa voi tälläkin hetkellä olla käynnissä maar-järvien synty.
[1] Voi tietysti perustellusti kysyä, kuinka ”sisäsyntyistä” kuiden geologia oikeastaan on, koska energia on peräisin vuorovesivoimista. Titania eivät vuorovesivoimat nykyisin riepottele samaan malliin kuin vaikkapa Ioa tai Enceladusta, mutta useat tutkimukset, esimerkiksi muutama viikko sitten julkaistu artikkeli, ovat osoittaneet, että Titan oli aiemmin huomattavasti lähempänä Saturnusta. Tuolloin vuorovesienergiaakin oli enemmän tarjolla. Titan on kuitenkin planeetan kokoinen kappale, joten ei olisi mitenkään mahdotonta, että Titanilla olisi edelleen riittävästi ihan ”aitoakin” sisäistä energiaa pyörittämään geologisia prosesseja.