Der Methankreislauf auf dem Saturnmond Titan könnte ein temporäres Phänomen sein

Mit Hilfe der Cassini-Beobachtungen wurden drei kleine neue Seen auf Titan entdeckt: Freeman, Cardiel und ein See, der momentan noch als VIMSNN4 bezeichnet wird. Die Messungen liefern Einblicke in die Entwicklung flüssiger Oberflächenstrukturen und zeigen, wie das Methan die Oberfläche Titans über längere Zeiträume hinweg gestaltet. (NASA / JPL-Caltech / University of Arizona)
Mit Hilfe der Cassini-Beobachtungen wurden drei kleine neue Seen auf Titan entdeckt: Freeman, Cardiel und ein See, der momentan noch als VIMSNN4 bezeichnet wird. Die Messungen liefern Einblicke in die Entwicklung flüssiger Oberflächenstrukturen und zeigen, wie das Methan die Oberfläche Titans über längere Zeiträume hinweg gestaltet. (NASA / JPL-Caltech / University of Arizona)

Wissenschaftler der Cassini-Mission haben sich die Seen auf Titan genau angesehen und festgestellt, dass die faszinierend aktive Methan-Chemie auf dem Saturnmond geologisch betrachtet nur eine temporäre Anomalie sein könnte.

“Wir sehen einen aktiven Titan, dessen aktive Chemie in einigen zehn Millionen Jahren zum Erliegen kommen könnte”, sagte Christophe Sotin vom Jet Propulsion Laboratory, der die Cassini-Messungen der Seen und Meere Titans analysierte. Titan, so scheint es, wird letztendlich kein Methan mehr besitzen. Sotin und andere Forscher präsentieren ein neues Modell, welches auf die hohe Wahrscheinlichkeit hinweist, dass vor Äonen ein gigantischer Ausbruch Methan freisetzte (möglicherweise nach einem großen Einschlag), was zu Titans globaler, orangefarbener Dunstschicht und seinen kontinentgroßen Sanddünen aus Kohlenwasserstoffen führte.

Der Methankreislauf Titans hat einige Ähnlichkeiten mit dem Wasserkreislauf der Erde. Methan existiert als festes Eis, als Dampf in der Atmosphäre und in flüssiger Form als Regen und in Titans Seen und Meeren. Methan und seine Nebenprodukte bilden den Kern der Photochemie, des Klimas und Wetters und rufen die Veränderungen hervor, die Cassinis Instrumente heutzutage auf Titan beobachten.

Aber die Forscher fanden heraus, dass die beeindruckenden methanbasierten Kohlenwasserstoff-Strukturen auf Titan möglicherweise vorübergehende Phänomene sind: die Nachwirkungen eines gigantischen Methanausbruchs aus dem Inneren des Mondes vor vielen Äonen. Ein großer Einschlag könnte dafür verantwortlich gewesen sein, dass Titan regelrecht in Methan getränkt wurde. Eine andere Möglichkeit ist vulkanische Aktivität, die Methanschlick hervorquellen ließ und die Oberfläche des Mondes neu gestaltete. Aber das Methan wird nicht ersetzt, deswegen könnte sich die “Methan-Ära” auf Titan eines Tages dem Ende zuneigen.

Sotin und seine Kollegen verglichen Beobachtungen der Seen, die im Abstand von mehreren Jahren gemacht wurden, um die Entwicklung von Titans methanbasierten Kohlenwasserstoff-Reservoirs zu verstehen. Sie waren in der Lage, die Volumina der unterschiedlichen Reservoirs in der Atmosphäre, unter der Oberfläche und auf der Oberfläche abzuschätzen, um die Austauschraten für Kohlenwasserstoffe zwischen diesen Reservoirs abzuleiten. Dem von Sotin und Kollegen veröffentlichten neuen Modell zufolge wird das Methan auf Titan nicht schnell genug ersetzt, um den Methankreislauf aufrechtzuerhalten.

Die Cassini-Messungen zeigen, dass sich die Ausdehnung der Seen anscheinend nicht verändert. Das bedeutet, ihre Verdunstungsrate ist gering, oder Regenfälle gleichen die Verdunstung wieder aus. Aber die Niederschlagsraten auf Titan seien niedrig, sagte Sotin, deswegen könne die Flüssigkeit in den Seen nicht sehr flüchtig sein. Das spricht dafür, dass die Flüssigkeit hauptsächlich aus Ethan besteht, das nicht so schnell verdampft wie Methan.

Methan besteht aus Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen. Es war Teil von Titans ursprünglichem Aufbau, als er vor 4,6 Milliarden Jahren zusammen mit dem Rest des Sonnensystems entstand. Das Methan wandert aus dem Inneren des Mondes in Titans Stickstoff-Atmosphäre und findet schließlich seinen Weg in die obere Atmosphäre, wo es durch Sonnenlicht aufgespalten wird. Seine Wasserstoffatome steigen weiter auf und verflüchtigen sich in den Weltraum. Die übriggebliebenen Bestandteile bilden kohlenstoffreichere Substanzen wie Ethan, Ethin und Aerosole, die von Cassini und der ESA-Sonde Huygens in der Atmosphäre Titans und auf seiner Oberfläche identifiziert wurden.

Die dynamische, von Methan angetriebene Photochemie auf Titan erzeugt präbiotische Moleküle, vergleichbar mit jenen, die auf der frühen Erde existiert haben müssen. Obwohl er kurzlebiger sein könnte als bislang gedacht, liefern Details über den Methankreislauf Titans einen Einblick in die Bedingungen, die auf unserem Planeten existierten, bevor sich Leben entwickelte. Im Laufe der Zeit wird die Zerstörung des Methans durch Sonnenlicht die Gesamtmenge des Methans auf Titan reduzieren. Währenddessen werden sich Nebenprodukte aus der Aufspaltung des Methans weiter auf der Oberfläche des Mondes ansammeln und eine fossile Aufzeichnung der Welt hinterlassen, die Titan einst war.

“Die von Cassini gemachten Entdeckungen haben unser Wissen über Titan revolutioniert”, sagte Sotin. “Sie öffnen neue Wege für die Suche nach bewohnbaren Welten um Exoplaneten. Sie werfen auch neue Fragen über die Austauschprozesse zwischen dem Mondinneren und seiner Atmosphäre auf – und über die Zusammensetzung dieser organischen Partikel, die nur zukünftige Missionen zu Titan werden beantworten können.”

Quelle: http://saturn.jpl.nasa.gov/news/cassiniscienceleague/science20130412/

(THK)

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