Cassini-Huygens lieferte neue Beweise dafür, warum Titan eine Atmosphäre hat, die es unter allen Monden des Sonnensystems einzigartig macht, sagt ein Planetenwissenschaftler der University of Arizona.
Wissenschaftler können aus den Ergebnissen von Cassini-Huygens schließen, dass Titan Ammoniak enthält, sagte Jonathan I. Lunine, ein interdisziplinärer Wissenschaftler für die Huygens-Sonde der Europäischen Weltraumorganisation, die letzten Monat auf Titan gelandet ist.
„Ich denke, aus den Daten geht hervor, dass Titan erhebliche Mengen Ammoniak sowie Wasser angesammelt oder aufgenommen hat“, sagte Lunine. 'Wenn Ammoniak vorhanden ist, kann es dafür verantwortlich sein, dass bedeutende Teile von Titan wieder aufgetaucht sind.'
Er sagt voraus, dass Cassini-Instrumente feststellen werden, dass Titan unter seiner harten Wasser-Eis-Oberfläche eine flüssige Ammoniak-Wasser-Schicht hat. Cassini wird – Cassini-Radar hat es wahrscheinlich bereits gesehen – Orte sehen, an denen flüssiger Ammoniak- und Wasserschlamm aus extrem kalten Vulkanen ausbrach und über die Landschaft von Titan floss. Ammoniak in dem auf diese Weise freigesetzten dicken Gemisch, das als 'Kryovulkanismus' bezeichnet wird, könnte die Quelle von molekularem Stickstoff sein, dem Hauptgas in der Atmosphäre von Titan.
Lunine und fünf weitere Cassini-Wissenschaftler berichteten heute (19. Februar) auf dem Treffen der American Association for the Advancement of Science in Washington, D.C. über die neuesten Ergebnisse der Cassini-Huygens-Mission.
Das Cassini-Radar bildete ein Merkmal ab, das einer basaltischen Strömung auf der Erde ähnelt, als es im Oktober 2004 zum ersten Mal nahe an Titan vorbeiflog. Wissenschaftler glauben, dass Titan einen Gesteinskern hat, der von einer darüber liegenden Schicht aus steinhartem Wassereis umgeben ist. Ammoniak in der vulkanischen Flüssigkeit von Titan würde den Gefrierpunkt von Wasser senken, die Dichte der Flüssigkeit senken, sodass sie etwa so schwimmfähig wie Wassereis wäre, und die Viskosität auf etwa die von Basalt erhöhen, sagte Lunine. „Das Merkmal, das in den Radardaten zu sehen ist, deutet darauf hin, dass Ammoniak auf Titan im Kryovulkanismus am Werk ist.“
Sowohl das ionenneutrale Massenspektrometer von Cassini als auch das Gaschromatographie-Massenspektrometer (GCMS) von Huygen haben die Atmosphäre von Titan abgetastet und die oberste Atmosphäre bis zur Oberfläche abgedeckt.
Aber keiner von ihnen entdeckte die nicht-radiogene Form von Argon, sagte Tobias Owen von der University of Hawaii, ein interdisziplinärer Cassini-Wissenschaftler und Mitglied des GCMS-Wissenschaftsteams. Das deutet darauf hin, dass die Bausteine oder „Planetenimals“, die Titan bildeten, Stickstoff hauptsächlich in Form von Ammoniak enthielten.
Die exzentrische statt kreisförmige Umlaufbahn von Titan kann durch die unterirdische Flüssigkeitsschicht des Mondes erklärt werden, sagte Lunine. Gabriel Tobie von der Universität Nantes (Frankreich), Lunine und andere werden einen Artikel darüber in einer kommenden Ausgabe von Icarus veröffentlichen.
'Eine Sache, die Titan in seiner Geschichte nicht hätte tun können, ist eine Flüssigkeitsschicht zu haben, die dann zugefroren ist, denn während des Gefrierprozesses wäre die Rotationsrate von Titan sehr hoch gegangen', sagte Lunine. „Entweder hatte Titan nie eine Flüssigkeitsschicht in seinem Inneren – was selbst für ein reines Wasser-Eis-Objekt sehr schwer zu akzeptieren ist, weil die Akkretionsenergie Wasser geschmolzen hätte – oder diese Flüssigkeitsschicht ist bis heute erhalten geblieben . Und die einzige Möglichkeit, diese flüssige Schicht bis heute aufrechtzuerhalten, besteht darin, Ammoniak in der Mischung zu haben.“
Das Cassini-Radar entdeckte am Dienstag, dem 15. Februar, einen Krater von der Größe von Iowa, als er innerhalb von 1.577 Kilometern (980 Meilen) von Titan flog das die NASA heute bei einem AAAS-Briefing veröffentlicht hat. „Große Einschlagskrater auf der Erde sind schöne Orte, um hydrothermale Systeme zu bekommen. Vielleicht hat Titan eine Art analoges ‚methanothermisches‘ System“, sagte er.
Radarergebnisse, die wenige Einschlagskrater zeigen, stimmen mit sehr jungen Oberflächen überein. 'Das bedeutet, dass die Krater von Titan entweder durch Wiederauftauchen ausgelöscht oder von organischen Stoffen begraben werden', sagte Lunine. 'Wir wissen nicht, um welchen Fall es sich handelt.' Forscher glauben, dass Kohlenwasserstoffpartikel, die die dunstige Atmosphäre von Titan füllen, vom Himmel fallen und den Boden darunter bedecken. Wenn dies während der gesamten Geschichte von Titan passiert wäre, hätte Titan „das größte Kohlenwasserstoffreservoir aller Festkörper im Sonnensystem“, bemerkte Lunine.
Neben der Frage, warum Titan eine Atmosphäre hat, gibt es zwei weitere großartige Fragen zu Saturns Riesenmond, fügte Lunine hinzu.
Eine zweite Frage ist, wie viel Methan in der Geschichte von Titan zerstört wurde und woher all dieses Methan kommt. Beobachter auf der Erde und im Weltraum wissen seit langem, dass die Atmosphäre von Titan Methan, Ethan, Acetylen und viele andere Kohlenwasserstoffverbindungen enthält. Sonnenlicht zerstört Methan in der oberen Atmosphäre von Titan irreversibel, weil der freigesetzte Wasserstoff der schwachen Schwerkraft von Titan entweicht und Ethan und andere Kohlenwasserstoffe zurücklassen.
Als die Huygens-Sonde die feuchte Oberfläche des Titans erwärmte, wo sie landete, atmeten ihre Instrumente einen Hauch von Methan ein. Das ist ein solider Beweis dafür, dass Methanregen das komplexe Netzwerk schmaler Entwässerungskanäle bildet, die vom helleren Hochland zu niedrigeren, flacheren dunklen Gebieten führen. Bilder des UA-geführten Descent Imager-Spectral Radiometer-Experiments dokumentieren die Flussmerkmale von Titan.
Die dritte Frage – eine, die Cassini nicht wirklich beantworten konnte – nennt Lunine die „astrobiologische“ Frage. Wenn man bedenkt, dass flüssiges Methan und seine organischen Produkte aus der Stratosphäre von Titan herabregnen, wie weit ist die organische Chemie auf der Oberfläche des Titans fortgeschritten? Die Frage ist, sagte Lunine: 'Inwieweit ist eine mögliche fortgeschrittene Chemie auf der Oberfläche von Titan überhaupt relevant für die präbiotische Chemie, die vermutlich auf der Erde vor der Zeit begann, als das Leben begann?'
Die Cassini-Huygens-Mission ist eine Zusammenarbeit zwischen NASA, ESA und ASI, der italienischen Raumfahrtbehörde. Das Jet Propulsion Laboratory (JPL), eine Abteilung des California Institute of Technology in Pasadena, leitet die Mission für das Science Mission Directorate der NASA in Washington, D.C. Das JPL entwarf, entwickelte und montierte den Cassini-Oribter, während die ESA die Huygens-Sonde betrieb.
Originalquelle: Pressemitteilung der Universität von Arizona