Wissenschaftler haben versucht herauszufinden, was die sogenannten "Badewannenringe" um Seen und Meere auf dem großen Saturnmond Titan entstehen lässt. Jetzt haben sie vielleicht eine Antwort: ungewöhnliche organische Kristalle, die man auf der Erde nicht findet.
Infrarot-Ansicht von Meeren und Seen auf der Nordhalbkugel von Titan, aufgenommen von Cassini im Jahr 2014. Das Sonnenlicht scheint vom südlichen Teil des größten Meeres von Titan, Kraken Mare. Wissenschaftler glauben nun, dass „Badewannenringe“ an den Rändern der Meere und Seen aus organischen Kristallen bestehen. Bild über die NASA / JPL-Caltech / Universität von Arizona / Universität von Idaho / AGU 100.
Der Saturnmond Titan ist neben der Erde der einzige andere Körper im Sonnensystem, von dem bekannt ist, dass er Flüssigkeiten auf seiner Oberfläche hat. Diese Regenfälle, Flüsse, Seen und Meere ähneln denen auf der Erde, bestehen jedoch aus flüssigem Methan und Ethan (Kohlenwasserstoffen) anstelle von Wasser. Jetzt haben Wissenschaftler einen anderen Weg gefunden, wie sie sich von ihren irdischen Gegenstücken unterscheiden könnten: Die Ufer der Seen und Meere könnten mit „Wannenringen“ aus organischen Kristallen überzogen sein, die auf der Erde nicht zu finden sind.
Die neuen Forschungsergebnisse wurden in einem neuen Artikel veröffentlicht und am 24. Juni 2019 auf der Astrobiology Science Conference (AbSciCon 2019) in Bellevue, Washington, vorgestellt.
Aus dem neuen Papier:
Wir haben ein drittes molekulares Mineral entdeckt, das unter den gleichen Bedingungen wie auf der Oberfläche von Titan, einem Saturnmond, stabil ist. Dieses molekulare Mineral besteht aus Acetylen und Butan, zwei organischen Molekülen, die in der Titanatmosphäre erzeugt werden und auf die Oberfläche fallen. Wir nennen diese "molekularen Mineralien", weil sie sich wie Mineralien hier auf der Erde verhalten, aber anstatt aus Dingen wie Karbonaten oder Silikaten zu bestehen, bestehen sie aus organischen Molekülen. Die beiden zuvor entdeckten molekularen Mineralien bestanden aus Benzol und Ethan sowie Acetylen und Ammoniak. Dieses jüngste ist auf der Titanoberfläche wahrscheinlich viel häufiger anzutreffen, da sowohl Acetylen als auch Butan dort als sehr verbreitet gelten. Wir sind insbesondere der Meinung, dass die "Wannenringe" um Titans Seen aus diesem Material bestehen könnten, da sich sowohl Acetylen als auch Butan im Vergleich zu anderen Molekülen gut in flüssigem Methan und Ethan lösen.
Künstlerkonzept eines Kohlenwasserstoffsees auf dem Titan aus der Sicht des Bodens. Bild über Steven Hobbs (Brisbane, Queensland, Australien / NASA).
Die faszinierenden Ergebnisse stammen aus Labortests, bei denen titanähnliche Bedingungen wiederhergestellt wurden. Die Wissenschaftler fanden Verbindungen und Mineralien, die auf der Erde nicht existieren, und ein Co-Kristall wurde aus festem Acetylen und Butan hergestellt, die auf der Erde existieren, jedoch nur als Gase. Titan ist jedoch so kalt, dass Acetylen und Butan fest gefrieren und sich zu Kristallen verbinden.
Wie haben die Wissenschaftler in einem Labor auf der Erde titanähnliche Bedingungen geschaffen? Titan ist extrem kalt, ungefähr -290 Grad Fahrenheit (-179 Grad Celsius), daher verwendeten sie einen speziell angefertigten Kryostaten, einen Apparat, der die Dinge kalt hält. Die Titanatmosphäre besteht größtenteils aus Stickstoff, so wie die der Erde. Als nächstes füllten sie den Kryostaten mit flüssigem Stickstoff. Aber sie brauchten den Stickstoff, um ein Gas zu sein, wie bei Titan, also erwärmten sie die Kammer leicht. Anschließend wurden Methan und Ethan zugesetzt, die auch bei Titan sehr verbreitet sind. Sie sind beide in flüssiger Form auf dem Mond, im Regen, in Flüssen, Seen und Meeren. Das Ergebnis war eine kohlenwasserstoffreiche „Suppe“.
Karte von Titans Meeren und Seen auf der Nordhalbkugel. Bild über JPL-Caltech / NASA / ASI / USGS / EarthSky.
Die Oberfläche des Titan vom Huygens-Lander aus gesehen im Jahr 2005. Huygens fand feuchten Sand, als er in der Nähe eines verdunsteten Flussbettes landete. Die Flüssigkeit war Methan / Ethan, aber die „Gesteine“ bestanden aus festem Wassereis. Bild über ESA / NASA / Universität von Arizona / EarthSky.
Benzolkristalle bildeten sich als erste in dieser Suppe. Benzol kommt in Benzin auf der Erde vor und ist ein schneeflockenförmiges Molekül, das aus einem sechseckigen Ring von Kohlenstoffatomen besteht. Unter den simulierten Titan-Bedingungen geschah noch etwas Überraschendes: Die Benzolmoleküle ordneten sich so um, dass sie Ethanmoleküle in sich aufnehmen und einen Co-Kristall bilden. Die Forscher entdeckten später auch einen Acetylen- und Butankokristall, von dem angenommen wird, dass er auf Titan häufiger vorkommt.
Es sind die Acetylen- und Butankristalle, die wahrscheinlich die Badewannenringe - verdampfte Mineralien - an den Rändern der Seen und Meere bilden. Die Mineralien würden an der Oberfläche herausfallen, wenn die flüssigen Kohlenwasserstoffe zu verdampfen beginnen. Einige Seen wurden vom Cassini-Raumschiff auf dem Titan gesehen, als sie mit Flüssigkeit gefüllt waren, und zu anderen Zeiten, als sie teilweise verdunstet waren. Dieser Verdampfungsprozess ähnelt der Art und Weise, wie Salze Krusten an den Rändern von Seen und Meeren auf der Erde bilden können.
Es wird vermutet, dass die Badewannenringe auf Titan aufgrund von Beweisen von Cassini existieren, sie wurden jedoch noch nicht vollständig bestätigt, wie Morgan Cable im Jet Propulsion Laboratory feststellte:
Wir wissen noch nicht, ob wir diese Badewannenringe haben ... Es ist schwer, durch Titans dunstige Atmosphäre zu sehen.
Ein saurer Salzsee südlich von Beacon, Westaustralien. Es wird angenommen, dass die Salzkrusten an den Rändern den Badewannenringen an den Rändern von Seen und Meeren auf Titan ähneln. Bild über Suzanne M. Rea / ResearchGate.
Titans Flüsse, Seen und Meere, meist in der Nähe des Nordpols, verleihen diesem Mond ein unheimliches erdähnliches Aussehen. Es gibt auch Methanregen und massive Sanddünen in der Nähe des Äquators, wie in Wüstengebieten auf der Erde, die jedoch aus Kohlenwasserstoffpartikeln bestehen. Die dicke, trübe Atmosphäre verdeckt den Boden von oben, aber Cassini konnte mit Radar Oberflächenmerkmale erkennen. Die Huygens-Sonde, Teil der Cassini-Mission, sandte 2005 auch die ersten Fotos von der Oberfläche des Titans zurück, die ein verdunstetes Flussbett mit „Steinen“ aus festem Wassereis zeigten. Unter all dem ist ein unterirdischer Wasserozean unsichtbar. Titan kann aussehen In vielerlei Hinsicht der Erde sehr ähnlich, aber in Bezug auf die Zusammensetzung ist es eine ausgesprochen fremde Welt.
Leider endete Cassinis Mission Ende 2017, sodass weitere Beobachtungen der Badewannenringe warten müssen, bis eine zukünftige Mission zu Titan zurückkehrt. Sonden, die in einem der Seen oder Meere schwimmen oder schwimmen könnten, wurden vorgeschlagen, befinden sich aber derzeit noch auf den Zeichenbrettern. Die neue Dragonfly-Mission der NASA, die erst letzte Woche offiziell angekündigt wurde, wird jedoch ein drohnenähnliches Drehflügelflugzeug sein, das durch die Lüfte des Titans fliegt und zahlreiche Landungen an verschiedenen Orten von Interesse durchführt. Dragonfly soll 2026 starten und 2034 landen. Aufregend!
Fazit: Durch die Simulation der Titan-Bedingungen in einem Labor auf der Erde haben Wissenschaftler herausgefunden, dass ungewöhnliche Formen von organischen Kristallen Badewannenringe an den Rändern der Seen und Meere des Mondes bilden können.