Die Raumsonde Cassini hat einige seltsame Daten von Saturns Mond Titan erhalten, und Wissenschaftler werden bald testen, ob es möglicherweise eine Art „Eisberg“ gibt, Kohlenwasserstoff-Eisblöcke, die auf der Oberfläche der Seen und Meere aus flüssigem Kohlenwasserstoff schwimmen.
„Eine der faszinierendsten Fragen zu diesen Seen und Meeren ist, ob sie eine exotische Lebensform beherbergen könnten“, sagte Jonathan Lunine, Co-Autor der Studie und interdisziplinärer Titan-Wissenschaftler von Cassini an der Cornell University, Ithaca, NY. „Und die Entstehung von schwimmendes Kohlenwasserstoff-Eis wird eine Gelegenheit für interessante Chemie entlang der Grenze zwischen Flüssigkeit und Feststoff bieten, eine Grenze, die für die Entstehung des terrestrischen Lebens wichtig gewesen sein könnte.“
Titan ist neben der Erde der einzige andere Körper in unserem Sonnensystem mit stabilen Flüssigkeitskörpern auf seiner Oberfläche. Aber auf Titan ist es zu kalt, als dass Wasser flüssig wäre, daher füllen Kohlenwasserstoffe wie Ethan und Methan dort die Seen und Meere, und Wissenschaftler haben festgestellt, dass es sogar einen wahrscheinlichen Kreislauf aus Niederschlag und Verdunstung gibt, bei dem Kohlenwasserstoffe beteiligt sind.
Ethan und Methan sind organische Moleküle, von denen Wissenschaftler glauben, dass sie Bausteine für die komplexere Chemie sein können, aus der das Leben entstand.
Cassini hat gesehen, wie ein riesiges Netzwerk dieser Kohlenwasserstoffmeere die nördliche Hemisphäre von Titan bedeckt, während sich eine sporadischere Reihe von Seen auf der südlichen Hemisphäre befindet.
Seit Voyager 1 und 2 Anfang der 1980er Jahre am Saturnsystem vorbeigeflogen sind, wurde lange angenommen, dass Seen oder Meere den Titan übersät haben. Mit der dicken Atmosphäre des Titans wurden jedoch erst 1995 während der Beobachtungen des Hubble-Weltraumteleskops direkte Beweise erhalten. Die Cassini-Mission hat viele dieser Flüssigkeitskörper auf Titan abgebildet und kartiert.
Die Raumsonde Cassini hat gemischte Messwerte in Bezug auf das Reflexionsvermögen der Oberflächen von Seen auf Titan erhalten. Eine glatte Oberfläche oder mit Eisbrocken übersäte Flüssigkeiten könnten eine mögliche Erklärung für die Messwerte sein.
Bis zu diesem Zeitpunkt gingen Cassini-Wissenschaftler davon aus, dass Titanseen kein schwimmendes Eis haben würden, da festes Methan dichter als flüssiges Methan ist und sinken würde. Aber ein neues Modell berücksichtigt die Wechselwirkung zwischen den Seen und der Atmosphäre, was zu unterschiedlichen Mischungen von Zusammensetzungen, Stickstoffgastaschen und Temperaturänderungen führt. Wissenschaftler fanden heraus, dass Wintereis in Titans methan- und ethanreichen Seen und Meeren schwimmt, wenn die Temperatur unter dem Gefrierpunkt von Methan liegt – minus 297 Grad Fahrenheit (90,4 Kelvin). Die Wissenschaftler erkannten, dass alle Eisarten, von denen sie annahmen, schwimmen würden, wenn sie zu mindestens 5 Prozent aus „Luft“ bestehen würden, was eine durchschnittliche Zusammensetzung für junges Meereis auf der Erde ist. („Luft“ auf Titan hat deutlich mehr Stickstoff als Erdluft und fast keinen Sauerstoff.)
Wenn die Temperatur nur um wenige Grad sinkt, sinkt das Eis aufgrund der relativen Anteile von Stickstoffgas in der Flüssigkeit gegenüber dem Feststoff. Temperaturen nahe dem Gefrierpunkt von Methan könnten sowohl zu schwimmendem als auch zu sinkendem Eis führen – also zu einer Kohlenwasserstoff-Eiskruste über der Flüssigkeit und Kohlenwasserstoff-Eisblöcken am Boden des Sees. Wissenschaftler haben nicht ganz herausgefunden, welche Farbe das Eis haben würde, obwohl sie vermuten, dass es farblos ist, wie es auf der Erde ist, vielleicht rötlich-braun gefärbt von der Titanatmosphäre.
„Wir wissen jetzt, dass es möglich ist, methan- und ethanreiches Eis auf Titan in dünnen Blöcken zu gefrieren, die zusammen erstarren, wenn es kälter wird – ähnlich wie wir es beim arktischen Meereis zu Beginn des Winters sehen“, sagte Jason Hofgartner , Erstautor des Artikels und Stipendiat des Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada in Cornell. 'Wir werden diese Bedingungen berücksichtigen wollen, wenn wir uns jemals entscheiden, die Titan-Oberfläche eines Tages zu erkunden.'
Cassinis Radarinstrument wird dieses Modell testen können, indem es beobachtet, was mit dem Reflexionsvermögen der Oberfläche dieser Seen und Meere passiert. Ein Kohlenwasserstoffsee, der sich im frühen Frühjahr auftaut, wie es die nördlichen Seen von Titan zu tun begonnen haben, könnte stärker reflektieren, wenn das Eis an die Oberfläche steigt. Dies würde zu einer raueren Oberflächenqualität führen, die mehr Radioenergie zurück zu Cassini reflektiert, wodurch es heller aussieht. Wenn das Wetter wärmer wird und das Eis schmilzt, wird die Seeoberfläche rein flüssig und erscheint dem Cassini-Radar dunkler.
„Cassinis längerer Aufenthalt im Saturn-System bietet uns eine beispiellose Gelegenheit, die Auswirkungen der saisonalen Veränderungen auf Titan zu beobachten“, sagte Linda Spilker, Cassini-Projektwissenschaftlerin am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena, Kalifornien wenn die Theorien stimmen.“
Quelle: NASA/JPL