Saturnuksen kuun Titanin järvet koostuvat pääosin nestemäisestä metaanista ja etaanista. Järvet havaittiin ja kartoitettin pääosin Cassini–Huygens‑avaruusluotaimen mittauksilla. Suuremmat laajat altaat on nimetty maria (meret) ja pienemmät lacūs (järvet).
Löytö ja varhaiset havainnot
Jo ennen Cassinia oli esitetty hypoteeseja siitä, että Titanilla saattaisi olla nestemäisiä hiilivetyalueita. Tätä ajatusta tukivat 1970‑luvun lopun ja 1980‑luvun alun Voyager 1:n ja Voyager 2:n havainnot, jotka osoittivat, että Titanilla on tiheä ilmakehä, joka voi ylläpitää nestepintoja. Tarkempia todisteita odotettiin kuitenkin myöhempiin havaintoihin asti. Vuonna 1995 Hubble‑teleskoopin ja muiden teleskooppien kuvissa näkyi vihjeitä nestemäisistä hiilivedyistä, mutta varmuus puuttui.
Cassini–Huygens ja varmat todisteet
Cassini‑luotain saapui Saturnuksen järjestelmään vuonna 2004. Alkuvaiheessa tutkijat eivät vielä havainneet odotettuja kirkkaiden heijastusten merkkejä pinnalta, mutta laitteiston monipuolisten mittausten yhdistelmä osoitti pian toisin. Tutkakuvissa ja infrapunahavainnoissa paljastui napojen läheisyydestä useita laajoja, sileitä ja tummia alueita, jotka osoittautuivat nestepinnoiksi. Cassini‑ryhmä ilmoitti tammikuussa 2007, että Titanilla on "lopullisia todisteita metaanilla täytetyistä järvistä".
Erityisen tärkeä havainto oli tutkasta ja optisista instrumenteista saatavat peilimäiset (specular) heijastukset, jotka osoittavat, että pinnat ovat tasaisia ja nestemäisiä. Lisäksi infrapunaspektrometrilla (VIMS) ja tutkalla pystyttiin osoittamaan nesteiden koostumusominaisuuksia, ja vuonna 2008 vahvistettiin etaanin esiintyminen ainakin joissakin järvissä.
Sijainti, koko ja tunnetut meret
Järvet keskittyvät pääasiassa napaseuduille — erityisesti pohjoisnavan alueella on laajimmat merialueet. Tunnetuimpia ja suurimpia altaista ovat Kraken Mare (suurin), Ligeia Mare ja Punga Mare. Etelänavalla on pienempiä altaiden keskittymiä, joista tunnetuin on Ontario Lacus.
Cassinin tutkamittaukset paljastivat yksittäisiä meriä, joiden pinta‑ala on kymmeniä tai satoja tuhansia neliökilometrejä; yksi havaituista alueista on yli 100 000 km², eli kooltaan verrattavissa tai suurempi kuin jotkin Maapallon suurista järvistä ja meristä. Vaikka järvet kattavat vain pienen osan Titanin pintaa, ne muodostavat merkittävän ja näkyvän osan planeetan hydrologisesta kiertokulusta.
Koostumus ja pintaominaisuudet
Järvien nesteet koostuvat pääasiassa metaanista ja etaanista, usein liuenneena toisiinsa ja sisältäen myös typen kaltaisia komponentteja. Titanin pintalämpötilat ovat noin −179 °C luokkaa, jolloin metaani ja etaani pysyvät nestemäisinä. Pinnanmuodot (rannat, jokiuomat, laaksot) muistuttavat monin tavoin maapallon vesistöjä, mutta prosessit toimivat eri aineilla ja eri lämpötiloissa.
Tutkakuvissa näkyy paikoin mahdollisia rantaviivoja, jokimaisia uomia ja sedimenttejä. Huygensin laskeutumisalueella ei kuitenkaan havaittu laajoja avoimia vesialueita; sen sijaan siellä näkyi kuivuneita jokiuomia ja kiviä, jotka voivat olla vesijäästä ja pyöristyneitä, mikä viittaa aikaisempaan tai paikalliseen virtaustoimintaan.
Huygensin laskeutuminen ja pinnan havainnot
Huygens‑laskeutuja saapui Titanin pintaan 14. tammikuuta 2005 ja lähetti läheltä tehtyjä kuvia ja mittauksia. Laskeutumisalueelta ei löytynyt avointa nestettä, mutta siellä näkyi kuivuneita jokiuomia, tasaisia alueita ja joitakin kosteuden merkkejä, kuten penetrometrin mittauksissa havaittu mahdollinen märkä savi. Tuloksia on tulkittu siten, että laskeutuja saattoi pysähtyä kiviselle kohdalle, mutta pinnan muoto viittaa aikaisempaan virtaamiseen.
Ilmastollinen kierto ja merkitys
Titanilla toimii hiilivetyjen kierto, joka muistuttaa Maan vesikiertoa: pilvimuodostus, sadanta, pintavirtaamat ja haihtuminen kuljettavat metaania päiväntasaajalta kohti napoja ja takaisin Saturnuksen vuoden aikana. Tämä tekee Titanista tärkeän kohteen säätutkimukselle ja ilmakehän kemian ymmärtämiselle. Helmikuussa 2008 tutkijat arvioivat, että napajärvissä on huomattavat varannot hiilivetyjä — arviot viittaavat siihen, että Titanin napajärvissä voi olla suuria määriä kaasumaisia ja nestemäisiä hiilivetyjä verrattuna Maapallon vastaaviin varantoihin.
Tulevat kysymykset ja tieteellinen merkitys
Titanin järvet ja meret herättävät monia tieteellisiä kysymyksiä: mistä metaanivarannot ovat peräisin (esimerkiksi kryovulkanismi, syvästä reservuarista vapautuminen tai jatkuva tuotanto ilmakehässä), miten täydellinen hiilivetykierto on ja miten pinnan prosessit muokkaavat maisemaa. Titan on toistaiseksi ainoa tunnettu taivaankappale Maan ulkopuolella, jolla on pysyviä nestepintoja — tämä tekee siitä tärkeän kohteen kemian, geologian ja mahdollisesti prebioottisten prosessien tutkimukselle.
Yhteenveto: Cassini–Huygens‑tehtävä vahvisti, että Saturnuksen kuun Titanin pinnalla on laajoja nestemäisiä metaanin ja etaanin alueita. Nämä järvet ja meret ovat keskittyneet napaseuduille, niiden koostumus ja käyttäytyminen muistuttavat maapallon vesistöjä, mutta ne toimivat hyvin erilaisissa lämpötila‑ ja kemiallisissa olosuhteissa. Titan tarjoaa ainutlaatuisen luonnollisen laboratoriopaikan planeettatieteelle.
