Titan

Seit 2004 umkreist Cassini den Saturn. Nach den ersten 2 Jahren in denen die Aufmerksamkeit vor allem den Eismonden und dem Ringsystem galt finden in diesem Jahr sehr viele Vorbeiflüge an Titan statt. Jeder liefert ein weiteres Puzzlestück zum Verständnis dieses Saturnmondes.

Titan war schon lange ein Mysteriöser Mond. Man entdeckte bei ihm erstmals eine Atmosphäre. Er war so wichtig, dass eine der beiden Voyager Sonden in 4000 km Entfernung passierte – Aufnahmen wurden gemacht, zeigten jedoch kaum Details. Der Mond ist von einer dicken Smogschicht umhüllt. doch das Interesse war geweckt und so sandte die ESA die Huygens Sonde mit Cassini zum Titan um dort zu landen und auch bei Cassini steht Titan im Mittelpunkt des Interesses.

Was wissen wir nun nach etwas mehr als 2 Jahren und 24 Vorbeiflügen – Relativ viel, jedoch gibt es noch viele Rätsel und noch ist vieles nicht verstanden oder wissenschaftlich abgesichert. Die Untersuchungen ergeben aber folgendes Bild:

Titan ist in vielem viel erdähnlicher als Venus oder Mars. Vor allem besitzt er einen Flüssigkeitskreislauf und ist heute noch geologisch aktiv. Auf der Erde gibt es den Wasserkreislauf: Wasser verdampft, wird zu Wasserdampf, kondensiert als Wasser in den Wolken, regnet wieder herab. Wird es zu kalt so bildet es Eis. Es gibt auf der Erde Flüsse, Seen und Meere. Auf dem Titan erfüllt das Methan diese Aufgabe. Bei den Temperaturen dort ist es je nach Jahreszeit und geologischer Breite flüssig oder gasförmig. Huygens hat beim Abstieg Kanalähnliche Formationen gefilmt. Größere Strukturen der gleichen Art findet man auf den Radaraufnahmen von Cassini. Auf dem Boden sieht man bei den Huygens Aufnahmen große dunkle Gebilde. Dies sind wahrscheinlich keine Seen, sondern Sedimentablagerungen. Anders als unser Wasser sind die Titantemperaturen nämlich nahe am Siedepunkt des Methans. Es verdampft also sehr rasch. Es lagert aber Sediment in Vertiefungen ab. Nur and en Polen können sich Seen längere Zeit halten. Cassini entdeckte zahlreiche Gebilde dort die man für Seen hält. (Wahrscheinlich, weil man eben nur Radaraufnahmen haben und die sagen nur aus, dass es ein Gebiet mit extrem glatter Oberfläche ist). Alle befinden sich nahe des Nordpols. Weiterhin entdeckte das Infrarot Spektrometer VIMS eine ausgedehnte Methanwolke rund um den Nordpol. Sie hält sich dort über Jahre, wahrscheinlich bis zu 25 Jahre. So lange weil ein Jahr auf Titan 29.5 Jahre dauert. Die meiste Zeit davon befindet sich der Pol im Schatten. Seen und Flüsse sind auf dem Titan nicht von Dauer. Sie sind eine temporäre Erscheinung. Das Bild links zeigte eine künstlerische Darstellung eines Seengebiets nahe des Nordpols von Titan (der zur Zeit im Schatten liegt und bei dem die Temperaturen tief genug für flüssiges Wasser sind). Basis dafür war ein RADAR Bild das entzerrt, und eingefärbt wurde, Blau und Schwarz sind potentielle Seen.

Ein weiterer unterschied ist, dass der Mond laufend Methan verliert. Ohne Ozonschutzschicht wie bei uns zerstört die solare UV Strahlung die Methanmoleküle. Sie reagieren mit dem Stickstoff dem Hauptbestandteil der Atmosphäre und untereinander und bilden Ethan, organische Cyanide und höhere Kohlenwasserstoffe. Diese Verbindungen sind alle unter Titanbedingungen fest. Sie regnen aus und bilden ein Sediment, das von dem Titanregen ausgewaschen wird. Das bedeutet, dass der Mond laufend neues Methan bekommen muss.

Die Quelle dafür liegt im inneren. Cassini Aufnahmen zeigen Gebilde die zu einem Kryovulkanismus gehören. Unter dieser Bezeichnung versteht man Vulkanismus mit Stoffen die nur bei Titanbedingungen flüssig sind. Die „Lava“ auf Titan ist ammoniakhaltiges Wassereis. Mit dieser wird auch Methan freigesetzt. Huygens maß beim Abstieg auch die Konzentration der Argon Isotope. Argon ist ein Edelgas, bei dem eines der Isotope, Argon-40 aus dem Zerfall von Kalium 40 stammt. Kalium 40 wiederum ist Bestandteil des Silikatkerns von Titan. Je mehr man Argon-40 in der Atmosphäre findet, desto aktiver muss der Mond sein um es an die Oberfläche zu befördern. Die Analysen zeigen, dass es viel mehr Methan einmal in der Atmosphäre gegeben haben muss, Trotzdem war der Boden an dem Huygens Landeort davon getränkt. Es gaste durch die Abwärme der Sonde aus.

Es gibt noch mehr Anzeichen für eine geologische Aktivität und das ist das weitgehende Fehlen von Kratern. Trotz der dichten Atmosphäre sollte es sehr viele Krater mit einem Durchmesser von 1 km und mehr geben. Man findet jedoch nur sehr wenige. Warum ? Weil der Einschlag eine dünne Kruste durchschlägt und dann ausströmendes Eis den Krater füll? Oder ist die Oberfläche in Bewegung wie auf der Erde? Oder ist es die Atmosphäre. Immerhin sieht man auf den Radaraufnahmen Riffeln die an Dünen auf der Erde erinnern. Auch Wind gibt es offenbar auf Titan.

Hoffen wir auf weitere Ergebnisse von Cassini. Vor allem aber, dass man sich jetzt Gedanken über eine Nachfolgemission macht – Einen Titanorbiter mit Radar und weiterentwickelten Infrarotkameras, die durch die Smogschichten hindurch sehen können. Von 2016-2019 gibt es die nächste Fluggelegenheit über Jupiter bei der man schneller zu Saturn kommt (in 4 anstatt 6 Jahren) und gleichzeitig weniger Energie beim Start braucht. Solche Fenster gibt es nur alle 19-20 Jahre. Das letzte nutzte Cassini aus, das vorletzte Voyager. Es wäre an der Zeit jetzt an die Planung einer Sonde zu gehen.

Das Bild links zeigt eine Falschfarbenaufnahme im sichtbaren Bereich. Cassini kann in einem kleinen Fenster die Smogschichten durchdringen, doch selbst dann sind die Strukturen durch Streuung an den zahlreichen Aerosolen in der Titanathmosphäre stark verschmiert. Im Infraroten bekommt man etwas bessere Bilder, doch Cassinis VIMS hat nur eine schlechte Auflösung und kann nur zeilenweise maximal 64 Pixels auf einmal erfassen. Cassini ist eine eigene Sektion auf dieser Website gewidmet. Mit den laufenden Ergebnissen der Mission beschäftigt sich in jedem Halbjahr ein anderer Artikel. Im ersten Halbjahr 2007 ist es schon der sechste dieser Art.