Forscher erstellen erste globale topografische Karte des Saturnmondes Titan

Die erste globale topografische Karte des Saturnmondes Titan. (NASA / JPL-Caltech / ASI / JHUAPL / Cornell / Weizmann)
Die erste globale topografische Karte des Saturnmondes Titan. (NASA / JPL-Caltech / ASI / JHUAPL / Cornell / Weizmann)

Wissenschaftler haben die erste globale topografische Karte des Saturnmondes Titan erstellt und Forschern damit ein wertvolles Werkzeug gegeben, um mehr über eine der erdähnlichsten und interessantesten Welten im Sonnensystem zu erfahren.

Titan ist Saturns größter Mond – mit einem Radius von etwa 2.574 Kilometern ist er größer als der Planet Merkur und der zweitgrößte Mond des Sonnensystems. Wissenschaftler interessieren sich für Titan, weil er der einzige Mond in unserem Sonnensystem ist, der Wolken, Flüssigkeit auf der Oberfläche und eine rätselhafte, dicke Atmosphäre besitzt. Die kalte Atmosphäre besteht wie die Erdatmosphäre hauptsächlich aus Stickstoff, aber das Methan auf Titan agiert wie der Wasserdampf auf der Erde: Es bildet Wolken, fällt als Regen zu Boden und gestaltet die Oberfläche mit Flüssen. Organische Substanzen, die aus dem Methan hervorgehen, sind in Titans Atmosphäre, Seen und Flüssen präsent und könnten Hinweise auf die Ursprünge des Lebens geben.

“Titan zeigt so viele interessante Aktivitäten, etwa fließende Flüssigkeiten und sich bewegende Sanddünen, aber um diese Prozesse zu verstehen, ist es nützlich zu wissen, wie das Gelände aussieht”, sagte Ralph Lorenz vom Applied Physics Laboratory der Johns Hopkins University in Laurel (Maryland), der das Kartenerstellungsteam leitete. “Es ist besonders hilfreich für die Forscher, welche die Hydrologie und Titans Klima und Wetter studieren und wissen müssen, ob höhere Lagen (Hochländer) oder tiefere Lagen (Senken) ihre Modelle unterstützen.”

Titans dichter Dunst streut Licht auf eine Art und Weise, die es für entfernte Kameras sehr schwer macht, Landschaftsformen und Schatten zu “sehen”, was der übliche Ansatz zur Vermessung der Topografie auf planetaren Himmelskörpern ist. Praktisch alle Daten, die wir über Titan haben, stammen von der NASA-Sonde Cassini, die während der letzten zehn Jahre fast 100 Mal an dem Mond vorbeigeflogen ist. Bei vielen dieser Vorbeiflügen hat Cassini ein Radar-Instrument verwendet, das den Dunst durchdringen kann und die Radardaten können benutzt werden, um die Oberflächenhöhe zu schätzen.

“Mit dieser neuen topografischen Karte lässt sich eine der faszinierendsten und dynamischsten Welten unseres Sonnensystems jetzt dreidimensional betrachten”, sagte Steve Wall, der stellvertretende Leiter des Cassini-Radarteams vom Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena (Kalifornien). “Auf der Erde sind Flüsse, Vulkane und sogar das Wetter eng mit der Höhe der Oberfläche verbunden – wir sind jetzt gespannt darauf zu sehen, was wir daraus über Titan lernen können.”

Es gibt allerdings Herausforderungen. “Cassini umkreist nicht Titan”, sagte Lorenz. “Wir haben nur etwa die Hälfte von Titans Oberfläche abgebildet und mehrfache ‘Betrachtungen’ oder spezielle Beobachtungen sind erforderlich, zum die Oberflächenhöhe abzuschätzen. Wenn man Titan in Quadrate mit einem Grad Kantenlänge (geografische Breite und Länge) aufteilt, enthalten nur elf Prozent dieser Quadrate topografische Daten.”

Lorenz’ Team verwendete einen mathematischen Prozess namens Splining – der effektive Gebrauch weicher, kurviger Oberflächen, um die Gebiete zwischen den existierenden Datenrastern zu vervollständigen. “Man kann einen Punkt ohne Daten nehmen, schauen, wie nah er an den nächsten Daten liegt und verschiedene Ansätze für das Abschätzen und Ermitteln der Durchschnittswerte heranziehen, um die beste Schätzung zu berechnen”, sagte er. “Wenn man einen Punkt nimmt und alle nahen Punkte in großer Höhe liegen, braucht man einen besonderen Grund um anzunehmen, dass dieser Punkt niedriger liegt. Wir überbrücken die Lücken in unserer Datenerfassung mathematisch.”

Die Schätzungen stimmen mit dem aktuellen Wissen überein, demzufolge die Polarregionen des Mondes niedriger sind als die Gebiete um den Äquator, aber die Verbindung dieser Punkte erlaubt den Wissenschaftlern, neue Schichten in ihre Untersuchungen der Oberfläche Titans einzubeziehen – insbesondere jene, welche die Flüsse und die saisonale Verteilung des Methan-Regens auf Titan gestalten. “Die Bewegungen des Sandes und das Fließen der Flüssigkeiten werden von Hängen beeinflusst und Berge können die Entstehung von Wolken und damit Niederschlag auslösen. Dieses globale Produkt gibt Forschern jetzt eine zweckmäßige Beschreibung dieses Schlüsselfaktors für das dynamische Klimasystem auf Titan”, sagte Lorenz.

Die jüngsten Daten, die für die Erstellung der Karte verwendet wurden, stammen aus dem Jahr 2012. Lorenz sagte, es könne die Sache wert sein, die Daten neu zu überarbeiten, wenn die Cassini-Mission 2017 endet und mehr Daten gesammelt wurden, die einige der Lücken in der aktuellen Datenerfassung schließen. “Wir hatten das Gefühl, nicht länger warten zu können und sollten ein Zwischenprodukt veröffentlichen”, sagte er. “Die Gemeinschaft hofft seit einiger Zeit, dieses Produkt zu bekommen. Ich denke, es wird viele interessante Arbeiten anstoßen.”

Die Karte und die Abhandlung über das Projekt “A Global Topography Map of Titan” erscheinen im Journal Icarus.

Die Cassini-Huygens-Mission ist ein Gemeinschaftsprojekt der NASA, der European Space Agency (ESA) und der Italian Space Agency. Das Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA, eine Abteilung des California Institute of Technology in Pasadena, betreibt die Cassini-Huygens-Mission für das Science Mission Directorate in Washington. Das Radar-Instrument wurde vom JPL und der Italian Space Agency in Zusammenarbeit mit Teammitgliedern aus den Vereinigten Staaten und mehreren europäischen Ländern gebaut.

Quelle: http://www.jhuapl.edu/newscenter/pressreleases/2013/130515.asp

(THK)

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