Was sind die Vertiefungen, in denen sich flüssige Kohlenwasserstoffseen auf dem Saturnmond Titan befinden? Es könnte ein Prozess sein, der dem Erzeugen von Höhlen und Dolinen auf der Erde ähnelt.
Radarbilder von der Cassini-Sonde der NASA zeigen viele Seen auf der Titanoberfläche, von denen einige mit Flüssigkeit gefüllt sind und andere als leere Vertiefungen erscheinen. Bild über NASA / JPL-Caltech / ASI / USGS.
Eine neue Studie der erstaunlichen Cassini-Mission legt nahe, dass der große Saturnmond Titan geologischen Prozessen ausgesetzt sein könnte, die denen ähneln, die Dolinen auf der Erde erzeugen. Die Studie könnte das Rätsel lösen, wie Titan - bekanntermaßen Heimat von Meeren und Seen, die mit flüssigen Kohlenwasserstoffen gefüllt sind - auf seiner Oberfläche zu Vertiefungen kam, in denen sich diese Flüssigkeiten ansammeln können. Unter der Leitung von Thomas Cornet von der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) veröffentlichte die am 4. Juni 2015 im Zeitschrift Geophysical Research deutet darauf hin, dass die Vertiefungen für Titans Kohlenwasserstoffseen durch die langsame Erosion von löslichem Gestein über Millionen von Jahren entstehen.
Titan ist eine einzigartige Welt in unserem Sonnensystem. Abgesehen von der Erde ist es der einzige Körper in unserem Sonnensystem, von dem bekannt ist, dass er über flüssige Seen und Meere verfügt. Er wird vom Raumschiff Cassini beobachtet, das seit 2004 den Saturn umkreist und zwischen seinen Monden umkreist. Die dichte Atmosphäre des Titanen, seine Entfernung von der Sonne und seine chemische Zusammensetzung machen es zu einem unwiderstehlichen Brennpunkt für Astronomen.
Titan hält kalte Oberflächentemperaturen aufrecht, etwa minus 180 Grad Celsius. Diese extrem kalten Temperaturen lassen flüssiges Methan und Ethan die Titanlandschaft dominieren und formen.
Cassini hat zwei verschiedene Formen von mit Methan und Ethan gefüllten Vertiefungen in der Nähe der Pole von Titan identifiziert. Diese besonderen Merkmale werden als riesige Meere mit einem Durchmesser von mehreren hundert Meilen und einer Tiefe von mehreren hundert Fuß beobachtet und sind durch ein Netzwerk von verzweigten flussartigen Kanälen verbunden. Cassini hat auch eine Reihe kleinerer, flacher Seen mit abgerundeten Kanten und steilen Wänden beobachtet, die alle in im Allgemeinen flachen Gebieten anzutreffen sind.
Die Seen sind nicht mit den Flüssen verbunden, sondern werden unter der Oberfläche mit flüssigem Kohlenwasserstoff gefüllt. Es wird angenommen, dass sich mehrere Seen während des 30-jährigen saisonalen Zyklus auf Saturn und Titan wieder füllen und trocknen (Saturn benötigt etwa 30 Erdjahre, um die Sonne zu umkreisen).
Doch wie genau sich diese Depressionen anfangs ausbilden, war bisher kaum bekannt.
Natürliche Farbansicht von Titan und Saturn vom NASA-Raumschiff Cassini. Bild über NASA / JPL-Caltech / SSI
Cornet und sein Team stellten fest, dass Titans Seen der karstigen Topographie der Erde ähneln. Dies sind Landschaften, die durch Erosion von löslichem Gestein aus Grundwasser und Regenfällen geformt wurden. Im Laufe der Zeit führt dieses Versickern zu Brüchen in den Felsen, wodurch Dolinen, Höhlen und Salzpfannen entstehen. Je nach Klima, Temperatur, Niederschlagsmenge und Beschaffenheit der Gesteine kann sich die Erosionsrate von Ort zu Ort dramatisch ändern.
Dieselbe Erosionsmethode kann auf der Titanoberfläche auftreten.Cornet und sein Team haben berechnet, wie lange es dauern würde, bis sich Teile der Titanoberfläche aufgelöst haben, unter der Annahme, dass die Oberfläche mit festem organischem Material bedeckt ist und das Hauptlösemittel flüssige Kohlenwasserstoffe sind.
Nachahmung der heutigen Klimamodelle von Titan Wissenschaftler fanden heraus, dass es 50 Millionen Jahre dauern würde, um eine 300 Fuß (100 Meter) tiefe Senke in Titans regnerischen Polarregionen zu erzeugen. Die Wissenschaftler reduzierten dann den Niederschlag und errechneten, dass die Prozesse viel länger dauern würden, näher an 375 Millionen Jahren. Beide Ergebnisse stimmen mit dem jugendlichen Alter der Mondoberfläche überein. Cornet erklärte gegenüber der NASA:
Wir verglichen die Erosionsraten von organischen Stoffen in flüssigen Kohlenwasserstoffen auf Titan mit denen von Carbonat- und Verdampfungsmineralien in flüssigem Wasser auf der Erde.
Wir haben festgestellt, dass der Auflösungsprozess auf Titan 30-mal langsamer als auf der Erde verläuft, da das Titanjahr länger dauert und es nur während des Titansommers regnet. Wir glauben jedoch, dass die Auflösung eine der Hauptursachen für die Landschaftsentwicklung auf Titan ist und der Ursprung der Seen sein könnte.
Die Ergebnisse stimmen zwar mit den derzeit auf Titan beobachteten topografischen Merkmalen überein, es bestehen jedoch weiterhin Unsicherheiten. Die Zusammensetzung der Titanoberfläche ist nicht umfassend bekannt, ebenso wie die Niederschlagsmuster. Die Forscher sind jedoch weiterhin optimistisch, dass letztendlich auch diese Geheimnisse verstanden werden. Nicolas Altobelli, Cassini-Projektwissenschaftler der ESA, sagte in einer Erklärung vom 19. Juni:
Durch den Vergleich der Oberflächenmerkmale von Titan mit Beispielen auf der Erde und die Anwendung einiger einfacher Berechnungen haben wir ähnliche Landformungsprozesse gefunden, die unter sehr unterschiedlichen klimatischen und chemischen Bedingungen ablaufen könnten.
Dies ist eine großartige Vergleichsstudie zwischen unserem Heimatplaneten und einer mehr als eine Milliarde Kilometer entfernten dynamischen Welt im äußeren Sonnensystem.
Die Seen der nördlichen Hemisphäre von Titan. Bild über NASA / JPL-Caltech / ASI / USGS. Lesen Sie mehr über dieses Bild.
Fazit: Saturns großer Mond Titan kann geologischen Prozessen unterliegen, die denen ähneln, die auf der Erde Dolinen erzeugen. Die Studie, die auf Daten der Cassini-Mission basiert, könnte das Rätsel lösen, wie Titan auf seiner Oberfläche zu Vertiefungen kam, in denen sich diese flüssigen Kohlenwasserstoffe zu Seen sammeln können.