1. The Spectral Nature of Titan's Major Geomorphological Units: Constraints on Surface Composition
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Bernard Schmitt, S. D. Wall, S. Philippe, Emmanuel Bratsolis, Christophe Sotin, S. Le Mouélic, Olivier Witasse, A. Solomonidou, Katrin Stephan, Rosaly M. C. Lopes, Charles Elachi, A. Le Gall, Jani Radebaugh, E. Villanueva, A. Anthony Bloom, M. Hirtzig, Robert H. Brown, Athena Coustenis, Kenneth J. Lawrence, Christos Matsoukas, Nicolas Altobelli, M. A. Janssen, Michael Malaska, Pierre Drossart, Sebastien Rodriguez, Jérémy F. Brossier, Ashley Schoenfeld, Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique (LESIA (UMR_8109)), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), European Space Astronomy Centre (ESAC), European Space Agency (ESA), Jet Propulsion Laboratory (JPL), California Institute of Technology (CALTECH)-NASA, Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-IPG PARIS-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Université de La Réunion (UR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble (IPAG), Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Fondation La main à la pâte, Department of Physics [Athens], National and Kapodistrian University of Athens = University of Athens (NKUA | UoA), Department of Geological Sciences [BYU], Brigham Young University (BYU), DLR Institut für Planetenforschung, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt [Berlin] (DLR), Lunar and Planetary Laboratory [Tucson] (LPL), University of Arizona, Laboratoire de Planétologie et Géodynamique UMR6112 (LPG), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Nantes - Faculté des Sciences et des Techniques, Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Université d'Angers (UA), IMPEC - LATMOS, Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales (LATMOS), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Research and Scientific Support Department, ESTEC (RSSD), European Space Research and Technology Centre (ESTEC), European Space Agency (ESA)-European Space Agency (ESA), Royal Institute of Technology [Stockholm] (KTH ), Department of Earth, Planetary and Space Sciences [Los Angeles] (EPSS), University of California [Los Angeles] (UCLA), University of California-University of California, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Agence Spatiale Européenne = European Space Agency (ESA), NASA-California Institute of Technology (CALTECH), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Université de La Réunion (UR)-Institut de Physique du Globe de Paris (IPG Paris)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Astrophysique Interprétation Modélisation (AIM (UMR_7158 / UMR_E_9005 / UM_112)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG ), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), National and Kapodistrian University of Athens (NKUA), Laboratoire de Planétologie et Géodynamique [UMR 6112] (LPG), Université d'Angers (UA)-Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - 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- Subjects
Synthetic aperture radar ,Haze ,010504 meteorology & atmospheric sciences ,Spectral response ,Atmospheric sciences ,Titan geology ,01 natural sciences ,Latitude ,symbols.namesake ,Geochemistry and Petrology ,0103 physical sciences ,Earth and Planetary Sciences (miscellaneous) ,Radiative transfer ,010303 astronomy & astrophysics ,0105 earth and related environmental sciences ,[PHYS]Physics [physics] ,saturnian satellites ,Geophysics ,13. Climate action ,Space and Planetary Science ,radiative transfer ,[SDU]Sciences of the Universe [physics] ,symbols ,Evolution theories ,Water ice ,spectral behavior ,geomorphological units ,Titan composition ,Titan (rocket family) ,[PHYS.ASTR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph] ,Geology - Abstract
We investigate Titan's low‐latitude and midlatitude surface using spectro‐imaging near‐infrared data from Cassini/Visual and Infrared Mapping Spectrometer. We use a radiative transfer code to first evaluate atmospheric contributions and then extract the haze and the surface albedo values of major geomorphological units identified in Cassini Synthetic Aperture Radar data, which exhibit quite similar spectral response to the Visual and Infrared Mapping Spectrometer data. We have identified three main categories of albedo values and spectral shapes, indicating significant differences in the composition among the various areas. We compare with linear mixtures of three components (water ice, tholin‐like, and a dark material) at different grain sizes. Due to the limited spectral information available, we use a simplified model, with which we find that each albedo category of regions of interest can be approximately fitted with simulations composed essentially by one of the three surface candidates. Our fits of the data are overall successful, except in some cases at 0.94, 2.03, and 2.79 μm, indicative of the limitations of our simplistic compositional model and the need for additional components to reproduce Titan's complex surface. Our results show a latitudinal dependence of Titan's surface composition, with water ice being the major constituent at latitudes beyond 30°N and 30°S, while Titan's equatorial region appears to be dominated partly by a tholin‐like or by a very dark unknown material. The albedo differences and similarities among the various geomorphological units give insights on the geological processes affecting Titan's surface and, by implication, its interior. We discuss our results in terms of origin and evolution theories.
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- 2018
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