Wie bewohnbar ist Titan? Die NASA schickt den Titan Dragonfly Helikopter, um das herauszufinden

Es gibt wenige Orte im Sonnensystem, die so faszinierend sind wie der Saturnmond Titan. Es ist eine Welt mit einer dickeren Atmosphäre als die Erde. Wo es so kalt ist, dass es Ammoniak regnet und Seen, Flüsse und Meere bildet. Wo Wassereis Berge bildet.

Wie Europa und Encleadus könnte Titan auch einen inneren Ozean aus flüssigem Wasser haben, einen Ort, an dem es Leben geben könnte.

Titan hat Schichten und glücklicherweise ist eine großartige neue Mission in Arbeit, um sie zu erkunden: die Titan Dragonfly-Mission.

Lange Zeit wussten Astronomen nicht, wie besonders Titan ist. Das liegt daran, dass der Saturnmond in dicke Wolken gehüllt ist, die den Blick auf seine Oberfläche verdecken. Tatsächlich dachten Astronomen lange Zeit, dass Titan der größte Mond im Sonnensystem sei, da sie nicht sagen konnten, wo die Atmosphäre endete und der Boden begann. Jetzt wissen wir, dass Ganymed etwas größer ist.

Die Das erste Raumschiff, das Titan besuchte, war Pioneer 11 im Jahr 1979. Es konnte nicht durch die dicken Wolken sehen, und auch die Zwillings-Raumsonde Voyager, die 1980 und 1981 folgte. Sie sammelten jedoch einige zusätzliche Hinweise auf Titan, indem sie Spuren von Kohlenwasserstoffen in der Atmosphäre entdeckten, wie Acetylen, Ethan und Propan. Der größte Teil der Atmosphäre besteht jedoch wie auf der Erde aus Stickstoff.

Diese Ansicht von Saturns größtem Mond, Titan, ist eines der letzten Bilder, die die Raumsonde Cassini zur Erde schickte, bevor sie in die Atmosphäre des riesigen Planeten eintauchte. Credits: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

Mit einer mit Stickstoff gefüllten Atmosphäre, die Kohlenwasserstoffe enthält, klingt dies nach einem potenziellen Ort, um Leben zu finden. Vielleicht sogar Leben, das eine ganz andere Biologie verwendet als das Erdenleben.

Wie bewohnbar ist Titan?

Erst als die NASA-Raumsonde Cassini die lange Reise zum Saturn antrat und 2004 in eine Umlaufbahn um den Ringplaneten ging, waren die Instrumente endlich an Ort und Stelle, um durch die Tarnatmosphäre von Titan zu blicken.

Im Laufe seiner 13-jährigen Saturn-Mission flog Cassini 127 Mal an Titan vorbei und nutzte Radar- und Infrarotinstrumente, um durch den Dunst zu sehen und Merkmale auf der Oberfläche von Titan zu entdecken. Cassini sah Kohlenwasserstoffwolken, die Kohlenwasserstoffe in Kohlenwasserstoffflüsse regnen lassen und sich in Kohlenwasserstoffseen und -meeren ansammeln. Mein Punkt ist… Kohlenwasserstoffe.

Die drei hier gezeigten Mosaike wurden mit Daten von Cassinis visuellem und Infrarot-Mapping-Spektrometer zusammengestellt, die während der letzten drei Titan-Vorbeiflüge am 28. Oktober 2005 (linkes Bild), 26. Dezember 2005 (mittleres Bild) und 15. Januar aufgenommen wurden. 2006 (rechtes Bild). Bildnachweis: NASA/JPL/University of Arizona

Cassini hat auch die abgesetzt Huygens-Lander der Europäischen Weltraumorganisation , die mit dem Fallschirm durch die Atmosphäre abstürzte und ihre gesamte zweieinhalbstündige Reise aufzeichnete. Es landete auf der Oberfläche und schickte die ersten Bilder vom Boden auf Titan zurück.

Zusammen enthüllten Cassini und Huygens, dass Titan mit organischen Molekülen bedeckt ist, in einem Zustand, der vor 4 Milliarden Jahren hier auf der Erde vermutet wurde. Das Problem ist natürlich, dass Titan unglaublich kalt ist. So bekommt man all diese flüssigen Kohlenwasserstoffe, von denen ich immer und immer wieder redete.

Die Oberflächentemperatur beträgt -179 Grad Celsius oder -209 Grad Fahrenheit. Nur zum Vergleich, die kälteste Temperatur, die jemals auf der Erde gemessen wurde beträgt etwa -92 Celsius oder -133 Fahrenheit.

Die dicke Stickstoffatmosphäre auf Titan bedeutet, dass Sie keinen Raumanzug benötigen, wenn Sie auf Titan nach draußen gehen möchten, nur einen wirklich dicken Mantel.

Sie haben also all diese Rohstoffe für das Leben an der Oberfläche, in einer ziemlich dicken Stickstoffatmosphäre, mit flüssigen Kohlenwasserstoffen, die wie ein Lösungsmittel wirken und Chemikalien herumwirbeln. Es gibt sogar ultraviolette Strahlung der Sonne, die Chemikalien aufbricht und neue chemische Reaktionen mit Wasserstoff, Methan und Stickstoff anregt.

Ligeia Mare, hier in Daten der NASA-Raumsonde Cassini gezeigt, ist der zweitgrößte bekannte Flüssigkeitskörper auf dem Saturnmond Titan. Es ist mit flüssigen Kohlenwasserstoffen wie Ethan und Methan gefüllt und ist eines der vielen Meere und Seen, die Titans Nordpolarregion schmücken. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/ASI/Cornell

Aber dann haben Sie eine brutal kalte Umgebung, die dem Leben an der Oberfläche völlig feindlich gegenübersteht.

Die gute Nachricht ist, dass Titan unter seiner eisigen Oberfläche einen flüssigen Ozean zu haben scheint: genau wie Jupiters Europa und Saturns Enceladus. Dies wurde durch sorgfältige Schwerkraftmessungen von Cassini während seiner 137 Vorbeiflüge bestätigt.

Der Unterschied besteht darin, dass Titan alle Bausteine ​​des Lebens auf der Oberflächenschicht hat, die den Ozean umgibt. Sehen Sie, wie das ideal ist?

Im Jet Propulsion Laboratory der NASA eine Gruppe von Wissenschaftlern versucht herauszufinden, wie wahrscheinlich es ist, dass es Leben in Titans Ozeanen gibt. Bis 2023 hoffen sie, die Bedingungen zu erarbeiten, die es organischen Molekülen ermöglichen könnten, von der Oberfläche der Welt in ihre inneren Ozeane zu gelangen, die perfekte bewohnbare Umgebung.

Bewohnbarkeit von Kohlenwasserstoffwelten: Titan und darüber hinaus. Wie sich Leben von der Oberfläche des Titans in sein Inneres bewegen konnte und umgekehrt. Bildnachweis: NASA/JPL/NIA

Die Anstrengung heißt die Bewohnbarkeit von Kohlenwasserstoffwelten: Titan und mehr .

Ihr erstes Ziel ist es herauszufinden, wie sich organische Moleküle um den Planeten bewegen und von der Atmosphäre an die Oberfläche und dann in den unterirdischen Ozean transportiert werden könnten.

Einige dieser Arbeiten wurden bereits durchgeführt, wobei Beobachtungen des Atacama Large Millimeter/Submillimeter-Arrays in Chile verwendet wurden, um die Atmosphäre von Titan zu untersuchen und ihren chemischen Gehalt zu messen.

Obwohl Cassini viel näher war und einige dieser Beobachtungen machte, reagiert ALMA tatsächlich viel empfindlicher auf die Arten von Molekülen, die in der Atmosphäre von Titan schweben. Das Observatorium konnte Veränderungen des Titangehalts feststellen, da Methan und molekularer Stickstoff durch die ultraviolette Strahlung der Sonne aufgebrochen werden.

ALMA ist eine Reihe von Gerichten in der Atacama-Wüste in Chile. Bild: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), O. Dessibourg

Es ist möglich, dass diese organischen Moleküle in den Ozean sickern. Oder vielleicht werden die organischen Moleküle aus dem Inneren von Titan selbst erzeugt und wandern durch Kryovulkane an der Oberfläche nach oben und nach außen.

Es ist wahrscheinlich unmöglich, den unterirdischen Ozean in naher Zukunft direkt zu beproben, aber wenn Hinweise auf der Oberfläche gefunden werden, könnte eine beheizte Sonde wie die für Europa vorgeschlagene Mission durch das Eis schmelzen und den Ozean erreichen. Wir haben eine ganze Episode zu dieser Idee gemacht.

Dann wollen sie verstehen, ob diese unterirdischen Ozeane tatsächlich bewohnbar sind und wenn ja, welche Arten von Leben es dort unten geben könnte.

Obwohl es einen flüssigen Ozean gibt, wissen wir nicht, ob er genug Chemikalien und Energie zum Überleben hat. Ein Beispiel für Erdenleben, das den Weg weisen könnte, heißtPelobacter acetylenicus, das sich von Acetylen für Energie und Kohlenstoff ernährt. Die Forscher planen, die Umgebung von Titan zu simulieren und zu sehen, wie gut diese Bakterien überleben können.

Gibt es schließlich eine Möglichkeit, Leben aus den Ozeanen zurück auf die Oberfläche von Titan zu transportieren, wo es aus nächster Nähe untersucht werden kann? Auch wenn die Eishülle auf Titan 50-80 km dick sein mag, könnte es über Jahrmillionen geologische Prozesse geben, die Material aus dem Ozean an die Oberfläche bringen.

Künstlerische Illustration des Inneren von Titan, einschließlich seiner flüssigen Wasserschicht. Bildnachweis: NASA/JPL

Um diese Daten zu sammeln, benötigen Sie eine Art Robotermission, die sich schnell über die Oberfläche von Titan bewegen und verschiedene Orte abtasten könnte, um nach Beweisen für Leben zu suchen.

Titan ist absolut faszinierend, und wir müssen wirklich eine Mission zurückschicken, um es genauer zu studieren. Und ich freue mich, das verkünden zu können Die NASA hat sich offiziell für einen nuklearbatteriebetriebenen Hubschrauber entschieden das wird 2026 zu Titan gehen.

Eine Illustration des Dragonfly-Drehflüglers der NASA auf Titan. Bildquelle: NASA

Es heißt Dragonfly, und du kennst es vielleicht schon aufgrund einer Zusammenarbeit Ich habe es letztes Jahr mit Everyday Astronaut gemacht . Die NASA versuchte, zwischen Dragonfly und einer Rückkehrmission für Kometenproben zu wählen. Obwohl ich mir wünschte, dass beide Missionen fliegen könnten, wäre dies auch meine Wahl.

Die Bedingungen auf Titan sind perfekt für eine Flugmaschine. Die atmosphärische Dichte ist 4-mal höher als die der Erde, während gleichzeitig die Schwerkraft geringer ist. Auf Titan zu fliegen ist wie in den Ozeanen der Erde zu schwimmen. Sie könnten ein Paar Flügel an Ihren Armen anschnallen und auf Titan herumfliegen, was ich ernsthaft versuchen würde.

Die Dragonfly wird mit einem radioisotopen thermoelektrischen Generator ausgestattet sein, der gleichen Art von Plutoniumbatterie, die Mars Curiosity, Mars 2020 und viele Sonden im äußeren Sonnensystem antreibt. Während das Plutonium zerfällt, wandelt ein Thermoelement die Wärme in Elektrizität um, um das Raumfahrzeug anzutreiben.

Und Dragonfly wird mit seinem RTG genug Strom erzeugen können, um in der titanischen Atmosphäre zu fliegen und dabei immer längere Sprünge auf etwa 8 km am Stück zu machen. Für seine Hauptmission wird erwartet, dass er 175 Kilometer zurücklegt, doppelt so weit wie alle Mars-Rover zusammen.

Die Mission soll 2026 starten, es dauert etwa 8 Jahre, bis sie Titan erreicht und 2034 ankommt.

Die Saturnringe liegen in der Ferne, während die Raumsonde Cassini auf Titan und seine dunkle Region namens Shangri-La östlich des Landeplatzes der Huygens-Sonde blickt. Bildquelle: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

Als Landeplatz hat die NASA die Dünenfelder Shangri-la in der Nähe des Äquators gewählt, die den Sanddünen in Namibia ähnlich sind. Es springt von Region zu Region, schnüffelt und tastet die Umgebung ab, bis es den Selk-Einschlagskrater erreicht. Dies ist ein Ort, der von flüssigem Wasser und organischen Molekülen der Vergangenheit zu zeugen scheint.

Dies ist genau die Art von Ort, an dem es Hinweise auf Wasser geben könnte, das aus dem Inneren des Titans an seine Oberfläche entwichen ist. Mit anderen Worten, hier könnten wir feststellen, dass Titan einst Leben in seinem inneren Ozean hatte oder immer noch hat.

Es gab einige andere Ideen, um Titan zu erkunden, darunter ein U-Boot, das Kohlenwasserstoffseen erkunden könnte, und verschiedene Bootsideen und sogar ein Segelboot. Wir haben eine ganze Episode über andere potenzielle Missionen zu Titan gemacht.

Titan. Wir kehren zum Titan zurück, und diesmal schicken wir einen Helikopter, um diese faszinierende Welt im Detail zu erkunden. Gleichzeitig werden Astronomen und Planetenwissenschaftler Argumente für Leben heute oder in der Antike aufbauen und wie es sich von der Oberfläche in die inneren Ozeane und umgekehrt bewegen könnte. Und dies könnte uns helfen zu verstehen, wie das Leben hier auf der Erde in Gang kommen konnte.

Quellen: NASA/JPL , NASA Astrobiologisches Institut