Comparative study of the diachronic evolution of the geological and volcanological environments of the Earth and the Saturnian satellites, Titan and Enceladus

Η παρούσα διδακτορική διατριβή αφορά τη μελέτη των περιβαλλόντων του Τιτάνα και του Εγκέλαδου, δορυφόρων του Κρόνου, μέσω της ανάλυσης δεδομένων που ανακτήθηκαν από τη διαστημική αποστολή Cassini-Huygens. Αρχικά παρουσιάζεται η επισκόπηση της γεωλογίας του Τιτάνα, με επίκεντρο τις γεωλογικές δομές και διεργασίες και το συσχετισμό μεταξύ της ατμόσφαιρας, της επιφάνειας και του εσωτερικού του δορυφόρου. Οι μορφοτεκτονικές δομές κατατάσσονται σε συγκεκριμένες κατηγορίες βάσει γήινων μοντέλων σχηματισμού. Επιφανειακές περιοχές του Τιτάνα, οι οποίες θεωρούνται συνδεδεμένες με το εσωτερικό, συγκρίθηκαν με γεωφυσικά μοντέλα παλιρροιακής στρέβλωσης και διαπιστώθηκε ότι συμπίπτουν σε σχέση με τη θέση, την επιφάνεια και την εσωτερική ενεργότητα. Ένα δεύτερο μέρος της διδακτορικής διατριβής παρουσιάζει την ενδελεχή ανάλυση συγκεκριμένων περιοχών του Τιτάνα –όπως αυτές καθορίζονται μέσω μιας στατιστικής μεθόδου– με επίκεντρο την επιφανειακή ανακλαστικότητα που παρουσιάζουν και τη χημική σύνθεση από την επεξεργασία δεδομένων του φασματογράφου Cassini/VIMS (εγγύς υπέρυθρη περιοχή του φάσματος από 0,4 έως 5 micron). Η εφαρμογή ενός εκσυγχρονισμένου και state-of-the-art κώδικα μεταφοράς ακτινοβολίας, επέδειξε τη φασματική συμπεριφορά και το εύρος της φωτεινότητας αυτών των περιοχών. Η έρευνα τριών σημαντικών περιοχών, που έχουν προταθεί ως υποψήφιες κρυοηφαιστειακές (Hotei Regio, Tui Regio και Sotra Patera), παρουσίασε ενδείξεις χρονικής μεταβολής της επιφανειακής ανακλαστικότητας για δύο από αυτές σε μια χρονική περίοδο από 1-3,5 χρόνια, υποδεικνύοντας δυναμικές εξωγενείς - ενδογενείς διεργασίες, οι οποίες επηρεάζουν την επιφάνεια και είναι συμβατές με φαινόμενα κρυοηφαιστεότητας στην περίπτωση της Sotra Patera. Επίσης, οι διαδικασίες που σχηματίζουν την επιφάνεια του Εγκέλαδου περιγράφονται λεπτομερειακά στη διατριβή. Σε ένα τρίτο μέρος, γήινα ανάλογα επιφανειακών εμφανίσεων καθώς και διεργασιών παρουσιάζονται εκτεταμένα, επισημαίνοντας ενδιαφέρουσες ομοιότητες και διαφορές μεταξύ της πυριτικής Γης και των παγωμένων δορυφόρων. Οι αστροβιολογικές συσχετίσεις αυτής της εργασίας διεξάγονται στο πλαίσιο της αναζήτησης περιβαλλόντων κατοικησιμότητας στο εξωτερικό ηλιακό σύστημα. Όλες οι προαναφερθείσες μελέτες συνδέονται με την προετοιμα σία των μελλοντικών διαστημικών αποστολών και των οργάνων τους στα συστήματα του Κρόνου και του Δία. Τέλος, συζητούνται οι δυνατότητες εκλαΐκευσης της επιστήμης και οι προοπτικές που παρουσιάζει η συγκεκριμένη έρευνα.This thesis presents on the study of the environment of Titan and Enceladus, Saturn’s satellites observed by the Cassini-Huygens mission. Various aspects of the geology of Titan are presented focusing on the characteristics of the surface geological features and processes,the internal structure and the correlation with the atmosphere. The morphotectonic features are presented on the basis of terrestrial models. Moreover, Titan areas probably correlated with the interior are tested against a geophysical model of tidal distortion and found to conform with localisation and internal dynamics. We then study the surface albedo and composition of specific Titan areas (Hotei Regio, Tui Regio, Sotra Patera) –determined by the PCA method- based on data from Cassini/VIMS (0.4–5 μm) on which a radiative transfer code is applied with the most updated spectroscopic parameters. Monitoring of these areas showed surface albedo changes in the course of 1-3.5 yrs, implying dynamic exogenic-endogenic processes that affect the surface and compatible with cryovolcanism in the case of Sotra Patera. Processes that form the surface of Enceladus are also discussed. In addition, the analogies with the Earth's surface and possible internal processes on the icy satellites are being explored. The astrobiological implications of this work are discussed within the framework of the quest for habitable environments in our outer Solar system. These studies are related to the preparation of future space missions to the systems of Jupiter and Saturn and payload capability. Finally, public awareness and perspectives of this research are discussed

Planetary Geologic Mappers Annual Meeting : June 12-14, 2018, Knoxville, Tennessee

The annual Planetary Geologic Mappers meetings are held to allow geologic mappers of funded NASA geological mapping projects or other mapping projects to present the status of mapping efforts and obtain guidance for map process, formatting, submission, and technical review.Institutional Support Lunar and Planetary Institute, Universities Space Research AssociationConvener Devon Burr, Earth and Planetary Sciences Department, University of Tennessee Knoxville ; Science Organizing Committee David Williams, Chair, Arizona State University, Devon Burr, Earth and Planetary Sciences Department, University of Tennessee Knoxville, Robert Jacobsen, Earth and Planetary Sciences Department, University of Tennessee Knoxville, Bradley Thomson, Earth and Planetary Sciences Department, University of Tennessee KnoxvillePARTIAL CONTENTS: Geologic Mapping of Impact Craters and the Mahuea Tholus Construct: A Year Three Progress Report for the Mahuea Tholus (V-49) Quadrangle, Venus / N. P. Lang, M. T. Covley, J. Beltran, K. Rogers, and B. J. Thomson--The Europa Global Geologic Map / E. J. Leonard, D. A. Patthoff, D. A. Senske, and G. C. Collins--Building a Geologic Map of Neptune’s Moon Triton / E. S. Martin, D. A. Patthoff, M. T. Bland, T. R. Watters, G. C. Collins, and T. Becker--Updating the Global Map of Titan Fluvial Features and Investigating Downstream Radar Brightness Trends / A. D. Maue, D. M. Burr, J. S. Levy, and E. Nathan--Investigations of Volcanic and Volatile-Driven Processes Northeast of Hellas Basin, Mars / S. C. Mest, D. A. Crown, J. Michalski, F. C. Chuang, / K. Price Blount, and L. F. Bleamaster--Preliminary Volcanic Feature Analysis of Olympus Mons and Ascraeus Mons, Mars / K. J. Mohr, D. A. Williams, W. B. Garry, and J. E. Bleacher--High-Resolution Geologic Mapping in Eastern Candor Chasma: 2018 Status Report / C. H. Okubo--2018 Update on the Geologic Map of the Borealis Quadrangle (H-1) on Mercury / L. R. Ostrach, S. C. Mest, L. M. Prockter, N. E. Petro, and P. K. Byrne--Enigmatic Sedimentary Deposits Within Partially Exhumed Impact Craters in the Aeolis Dorsa Region, Mars: Evidence for Past Crater Lakes / S. E. Peel and D. M. Burr--The Fractal Nature of Planetary Landforms and Implications to Geologic Mapping / S. J. Robbins