Die Cassini-Mission zum Saturn und seine Monde wurden 2017 abgeschlossen, als das Raumschiff in den Gasriesen getaucht wurde, um sein Ende zu erreichen. Es gibt jedoch noch viele Daten aus der Mission, um Wissenschaftler zu beschäftigen. Ein Team von Wissenschaftlern, die mit Cassini-Daten arbeiten, hat eine überraschende Entdeckung gemacht: Die mit Methan gefüllten Seen von Titan sind viel tiefer und seltsamer als erwartet.
Titan ist eine ungewöhnliche Welt. Es ist der einzige Körper außer der Erde, der Flüssigkeit auf seiner Oberfläche hat. Wissenschaftler vermuten, dass einige der anderen Monde des Sonnensystems, wie Enceladus und Europa, flüssige Ozeane haben. Aber diese Ozeane sind unterirdische Wassermeere. Nur Titan hat Seen mit flüssigen Kohlenwasserstoffen.
Während Cassinis letztem Vorbeiflug an Titan richtete es sein Radar auf einige der flüssigen Seen des Mondes. Die Daten zeigen, dass diese Seen bis zu 100 Meter tief sind. Die Daten dieser letzten Tage werfen auch ein neues Licht auf den Kohlenwasserstoffkreislauf von Titan.
Die Studie, die diese Ergebnisse detailliert beschreibt, stammt aus zwei Veröffentlichungen, die in Nature Astronomy veröffentlicht wurden. Der erste ist "Tiefe und methanreiche Seen auf Titan". Diese Studie zeigt den Hauptautor Marco Mastrogiuseppe, Cassini-Radarwissenschaftler bei Caltech in Pasadena, Kalifornien. Die zweite Studie heißt
"Der Fall für saisonale Oberflächenveränderungen im Seengebiet von Titan", so der Hauptautor Shannon MacKenzie, Planetenwissenschaftler am Johns Hopkins Applied Physics Laboratory in Laurel, Maryland.
Über diese tiefen Seen
Daten von den Voyager-Sonden gaben uns unseren ersten Hinweis darauf, dass Titan flüssige Seen hatte. Diese Daten waren jedoch nur schlussfolgernd: Sie zeigten, dass Titan die richtigen Bedingungen für ihre Existenz hatte. Es muss sehr kalt sein, damit Kohlenwasserstoffe in flüssigem Zustand vorliegen. Nachdem das Hubble-Weltraumteleskop in Betrieb genommen worden war, gab es uns direkte Beweise dafür, dass die Seen um 1995 dort waren. Andere Beobachtungen stützten die Idee ebenfalls.
In den frühen Tagen der Hypothese der Titan-Seen waren wir uns jedoch nicht sicher, ob es Seen oder viel größere Ozeane gab. Cassini kam 2004 zu Saturn und obwohl er nicht sofort flüssige Seen sah, fand er sie schließlich an den Polen, wo Wissenschaftler vermuteten, dass sie existieren könnten.
Seitdem wurden auf Titan viele Seen und Meere gefunden, und es gibt viele Bilder von ihnen.
"Jedes Mal, wenn wir Entdeckungen auf Titan machen, wird Titan immer mysteriöser."
Marco Mastrogiuseppe, Hauptautor und Cassini-Radarwissenschaftler bei Caltech in Pasadena, Kalifornien.
Wissenschaftler haben viel über Titan gelernt, insbesondere durch die Cassini-Mission. Diese neuen Studien gehen jedoch noch weiter. Und sie erzählen uns viel mehr als nur die Tiefen der Kohlenwasserstoffmeere von Titan.
Wir wussten bereits, dass die Nordsee mit Methan gefüllt war. Die Wissenschaftler waren jedoch überrascht, dass die viel kleineren Seen dort auch voller Methan waren, wo sie erwarteten, Ethan, einen schwereren Kohlenwasserstoff, zu finden. Die Ergebnisse werfen ein neues Licht auf den Kohlenwasserstoffkreislauf von Titan.
Der Kohlenwasserstoffkreislauf auf Titan funktioniert ähnlich wie der Wasserkreislauf auf der Erde. In beiden Fällen bildet die Verdunstung Wolken, die schließlich an die Oberfläche fallen und Flüsse bilden, die in Kohlenwasserstoffseen fließen. Auf Titan wird Flüssigkeit in der Nähe der Äquatorregionen verdampft und dann als Flüssigkeit in den Polarregionen abgelagert.
"Jedes Mal, wenn wir Entdeckungen auf Titan machen, wird Titan immer mysteriöser", sagte der Hauptautor Marco Mastrogiuseppe, Cassini-Radarwissenschaftler bei Caltech in Pasadena, Kalifornien. „Diese neuen Messungen helfen jedoch dabei, einige wichtige Fragen zu beantworten. Wir können die Hydrologie von Titan jetzt tatsächlich besser verstehen. “
Aber warte. Es wird seltsamer.
Titan ist einfach seltsam. Es hat Landmerkmale, die genauso geschnitzt sind wie auf der Erde, aber mit flüssigen Kohlenwasserstoffen. Aber es ist in vielerlei Hinsicht anders. Die neuen Daten zeigen, dass der Kohlenwasserstoffkreislauf auf der einen Seite der nördlichen Polarregion anders ist als auf der anderen Seite.
Auf der Westseite von Titan gibt es kleine Seen, von denen einige nicht größer als 16 km sind. Sie befinden sich über dem Meeresspiegel auf hohen Hügeln und Hochebenen. Die Daten zeichnen ein jenseitiges Bild von Mesas und Buttes, die mehrere hundert Meter über die Umgebung hinausragen, mit tiefen Kohlenwasserstoffseen darüber.
Die Ostseite des Titanen weist jedoch tief liegende große Meere mit Schluchten und Inseln auf. Warum so anders?
"Es ist, als ob Sie auf den Nordpol der Erde herabblicken und sehen könnten, dass Nordamerika eine völlig andere geologische Umgebung für Flüssigkeitskörper hat als Asien", sagte der Co-Autor der Studie, Jonathan Lunine, Cassini-Wissenschaftler an der Cornell University.
Dies kann auf die zugrunde liegende Geologie zurückzuführen sein. Wissenschaftler glauben, dass sie sich gebildet haben, als sich das umgebende Grundgestein aus Eis und festen organischen Stoffen chemisch aufgelöst hat und zusammengebrochen ist. Es ähnelt einigen irdischen Gebieten in Deutschland, den USA und anderen Orten, in denen sich Merkmale bilden, die als Karstseen bezeichnet werden, wenn Wasser Kalkstein auflöst.
Die neuen Daten zeigen auch, dass Titan möglicherweise vorübergehende Seen aufweist. Sowohl Radar- als auch Infrarotdaten zeigen diese Seen, deren Flüssigkeitsstand in kurzen Zeiträumen erheblich schwankt. Shannon MacKenzie, Hauptautorin von
"Der Fall für saisonale Oberflächenveränderungen im Seengebiet von Titan" ist der Ansicht, dass saisonbedingte Veränderungen diese vorübergehenden Seen erklären.
"Eine Möglichkeit besteht darin, dass diese vorübergehenden Merkmale flachere Flüssigkeitskörper gewesen sein könnten, die im Laufe der Saison verdampft und in den Untergrund eingedrungen sind", sagte sie.
Zusammengenommen zeichnen beide Papiere ein Bild des Kohlenwasserstoffkreislaufs auf Titan, in dem Kohlenwasserstoffregen die Seen speisen, die dann verdunstet werden. Aber nicht nur Verdunstung; Ein Teil der Flüssigkeit sickert wahrscheinlich in den Untergrund ein, wodurch Reservoirs mit flüssigen Kohlenwasserstoffen unter der Oberfläche zurückbleiben würden.
Die Oberflächenmerkmale von Titan werden von der dicken, visuell undurchdringlichen Atmosphäre des Mondes eingehüllt. Die Daten, die hinter diesen Studien stehen, wurden größtenteils per Radar gesammelt. Ein Großteil davon wurde während Cassinis letztem Vorbeiflug am Mond im April 2017 gewonnen. Das Cassini-Team wusste, dass dies ihre letzte Gelegenheit war, sich die kleinen Seen des Titanen anzusehen, und sie hatten das Gefühl, dass sie das geschafft haben das Beste davon.
"Dies war Cassinis letztes Hurra bei Titan, und es war wirklich eine Leistung", sagte Lunine.
Quellen:
- Pressemitteilung: Cassini von der NASA enthüllt Überraschungen mit Titans Seen
- Forschungsbericht: Der Fall für saisonale Oberflächenveränderungen im Seengebiet von Titan
- Forschungsbericht: Tiefe und methanreiche Seen auf Titan
