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Observations of Titan's Northern lakes at 5 μm: Implications for the organic cycle and geology

Sotin, C. und Lawrence, K.J. und Reinhardt, B. und Barnes, J.W. und Brown, R.H. und Hayes, A.G. und Le Mouelic, S. und Rodriguez, S. und Soderblom, J.M und Soderblom, L.A. und Baines, K.H. und Buratti, B.J. und Clark, R.N. und Jaumann, R. und Nicholson, P.D. und Stephan, K. (2012) Observations of Titan's Northern lakes at 5 μm: Implications for the organic cycle and geology. Icarus: International Journal of Solar System Studies, 221, Seiten 768-786. Elsevier. doi: 10.1016/j.icarus.2012.08.017.

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Kurzfassung

Since Titan entered Northern spring in August 2009, the North Pole has been illuminated allowing observations at optical wavelengths. On June 5, 2010 the Visual and Infrared Mapping Spectrometer (VIMS) onboard the Cassini spacecraft observed the Northern Pole area with a pixel size from 3 to 7 km. Since, as we demonstrate, little of the solar flux at 5 μm is scattered by the atmosphere, these observations were obtained at relatively large incidence angles and allowed us to build a mosaic covering an area of more than 500,000 km2 that overlaps and complements observations made by the Synthetic Aperture Radar (SAR) in 2007. We find that there is an excellent correlation between the shape of the radar dark area, known as Ligeia Mare and the VIMS 5-μm dark unit. Matching most of the radar shoreline, the 2010 VIMS observations suggest that the 125,000-km2 surface area of Ligeia Mare measured by RADAR in 2007 has not significantly changed. The VIMS observations complement the radar observations to the west of Ligeia Mare and suggest that Ligeia Mare is connected to Kraken Mare by either a diffuse network similar to a swamp area, or by well-defined, sub-pixel rivers. Considering the results of recent evaporation models of methane, our preferred interpretation of the relative constancy in surface area of Ligeia is that it is principally composed of ethane although we cannot rule out the possibility that methane evaporation is balanced with replenishment by either precipitation or underground seepage. There is also strong correlation between the location of the small radar lakes and the small VIMS 5-μm dark patches. The geographic location of the small lakes are within a VIMS pixel of the SAR location, suggesting that the non-synchronous component of Titan's spin rate, if it exists, was less than 2.3 × 10‑4 deg/day between 2007 and 2010 in agreement with the recent T64 radar observations. These observations question the existence of non-synchronous rotation. Two radar-bright features appear dark at 5-μm. The simplest interpretation is that these are very shallow lakes, less than one meter deep. Three new small lakes, named Freeman, Cardiel, and Towada by the IAU, are found outside of the area mapped with the SAR. A single-scattering model describing reflection of sunlight at 5-μm suggests that the lake surface is mirror-like and that the albedo of the solid surfaces surrounding the lakes is about 8%. These observations together with information of the haze aerosols allow us to show that Titan's lakes, atmospheric ethane and aerosol haze are smaller carbon reservoirs than Titan's sand dunes and atmospheric methane. A simple model involving an outburst of methane a few hundreds of Myr ago followed by the dissociation of methane in the atmosphere leading to the formation of the haze particles that constitute the dune fields would be consistent with both the present observations and recent measurements of isotopic ratios in atmospheric methane (Mandt, K.E. et al. [2012]. Astrophys. J. 749(160), 14).

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Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Observations of Titan's Northern lakes at 5 μm: Implications for the organic cycle and geology
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Sotin, C.Jet Propulsion Laboratory, Caltech, 4800 Oak Grove Drive, Pasadena, CA 91109, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lawrence, K.J.Jet Propulsion Laboratory, Caltech, 4800 Oak Grove Drive, Pasadena, CA 91109, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Reinhardt, B.Jet Propulsion Laboratory, Caltech, 4800 Oak Grove Drive, Pasadena, CA 91109, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Barnes, J.W.Department of Physics, University of Idaho, Engineering-Physics Building, Moscow, ID 83844, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Brown, R.H.Department of Planetary Sciences, University of Arizona, Lunar and Planetary Laboratory, 1629 E. University Blvd., Tucson, AZ 85721, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hayes, A.G.Jet Propulsion Laboratory, Caltech, 4800 Oak Grove Drive, Pasadena, CA 91109, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Le Mouelic, S.Laboratoire de Planétologie et Géodynamique, CNRS-UMR 6112, Université de Nantes, 2 rue de la Houssinière, 44322 Nantes, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rodriguez, S.Laboratoire AIM, Université Paris Diderot, Paris 7/CNRS/CEA-Saclay, DSM/IRFU/SAp, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Soderblom, J.MDepartment of Planetary Sciences, University of Arizona, Lunar and Planetary Laboratory, 1629 E. University Blvd., Tucson, AZ 85721, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Soderblom, L.A.United States Geological Survey, 2255 N. Gemini Drive, Flagstaff, AZ 86001, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Baines, K.H.Jet Propulsion Laboratory, Caltech, 4800 Oak Grove Drive, Pasadena, CA 91109, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Buratti, B.J.Jet Propulsion Laboratory, Caltech, 4800 Oak Grove Drive, Pasadena, CA 91109, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Clark, R.N.United States Geological Survey, Mail Stop 964, Box 25046, Denver Federal Center, Denver, CO 80225, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Jaumann, R. ralf.jaumann (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Nicholson, P.D.Department of Astronomy, Cornell University, 418 Space Sciences Building, Ithaca, NY 14853, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Stephan, K. katrin.stephan (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:November 2012
Erschienen in:Icarus: International Journal of Solar System Studies
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:221
DOI:10.1016/j.icarus.2012.08.017
Seitenbereich:Seiten 768-786
Verlag:Elsevier
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Titan,Titan hydrology; Titan atmosphere; Organic chemistry; Exobiology
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erforschung des Weltraums
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EW - Erforschung des Weltraums
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Vorhaben CASSINI (alt)
Standort: Berlin-Adlershof
Institute & Einrichtungen:Institut für Planetenforschung > Planetengeologie
Hinterlegt von: Aydin, Zeynep
Hinterlegt am:14 Dez 2012 09:37
Letzte Änderung:20 Mär 2013 19:46

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