Titan: Ein Klima außerhalb dieser Welt

Dieser Artikel von Behind the Scenes wurde in Zusammenarbeit mit der National Science Foundation an LiveScience übergeben.

Unser Wissen über Titan hat sich in den letzten fünf Jahren erheblich verbessert. Zuvor war Saturns größter Satellit nur von einer Handvoll Raumsonden hastig angefahren worden.

1980 nutzte das Voyager-1-Raumschiff einen Vorbeiflug, um ein paar mysteriöse, aber frustrierende Nahaufnahmen von Titans undurchsichtiger, rostiger Atmosphäre zu machen. Trotz seiner Farbe schien Titan tatsächlich der frühen Erde sehr ähnlich zu sein.

Es gab ein allgemeines Gefühl von Aufregung und Ratlosigkeit: Was lag unter dieser Atmosphäre? Könnte Titan das Leben unterstützen?

Im Juli 2004 betrat die Raumsonde Cassini der NASA Saturns fernen Raum, diesmal um für immer zu bleiben. Es wurde direkt nach dem Besuch der Voyager von einer wissenschaftlichen Gemeinschaft entworfen, die darauf erpicht war, diese neuen Geheimnisse zu enthüllen.

Und enthüllen sie es. Es war schwer, mit dem Strom der Entdeckungen Schritt zu halten, die von Titan zur Erde seitdem geliefert wurden. Wir wissen jetzt, dass die 5.150 Kilometer weite Welt Seen und Flussbetten hat. Anfang dieses Jahres wurde sogar Nebel am Südpol der Titan entdeckt.

Noch überzeugender ist die Tatsache, dass genau wie auf der Erde alle diese Merkmale eng miteinander verbunden sind. Verdunstete Flüssigkeiten bilden Wolken, die durch Winde um den Planeten getragen werden - und wahrscheinlich Niederschläge verursachen. Dies wurde noch nie auf einem anderen außerirdischen Körper gesehen.

Außerdem ist der atmosphärische Zyklus von Titan kein Wasserkreislauf. Es ist vielmehr ein exotisches Klima von Kohlenwasserstoffen mit Methan und Ethan. Auf der Erde sind das Gase, aber die extrem kalte Temperatur von Titan, etwa -290 ° F (-180 ° C), erlaubt ihnen, auch flüssig zu sein (und vielleicht sogar fest).

Wettervorhersage

Die Titan-Wissenschaftler waren von diesen Entdeckungen sehr begeistert. "Wir können den meteorologischen Zyklus an einem anderen planetaren Körper untersuchen, an dem ein anderes Molekül beteiligt ist (Methan)", sagte Emily Schaller vom Lunar and Planetary Laboratory der Universität von Arizona. Sie begann, Titan vom Boden aus zu beobachten, zu Beginn ihrer Doktorarbeit, zwei Jahre bevor Cassini eintraf.

"Ich überwachte das Wetter auf Titan mit der Infrarot-Fernröntgenanlage der NASA auf dem Mauna Kea. Ich suchte nach täglichen Veränderungen in der Helligkeit des Titans, die auf das Vorhandensein von Wolken zurückzuführen waren."

Bodengestützte Observatorien wie die 3-Meter-Infrarotteleskopanlage (IRTF) der NASA mögen zwar nicht so detailliert sein wie Cassini für hochauflösende Bilder, aber wenn es um die tägliche Überwachung geht, sind sie die idealen Instrumente. In der Tat fliegt Cassini nur ungefähr alle zwei Monate bei Titan.

Wie ist es also, die täglichen Veränderungen einer anderen Welt zu studieren? "Fast jede Nacht wird ein Spektrum von Titan mit IRTF aufgenommen", erklärt Schaller. "Jeden Morgen lade ich diese Daten herunter und verarbeite sie, um die Menge der Wolkendecke auf Titan zu bestimmen. Das Ergebnis ist, dass ich einen täglichen Wetterbericht für Titan bekomme."

Die IRTF kann Titans Globus nicht auflösen: Sie sieht nur einen Lichtpunkt. Sie können erkennen, wenn es Wolken gibt, weil der Punkt bei bestimmten Wellenlängen heller wird. Als es schien, dass eine Wolke in der Titan-Atmosphäre auftauchte, rief Schaller ihren Kollegen Henry Roe vom Lowell Observatory in Flagstaff, Arizona, an, der einen Vorschlag für eine Chance auf das größere 8 Meter lange Gemini North Telescope hatte. Das von der National Science Foundation unterstützte Gemini-Teleskop, das mit adaptiver Optik ausgestattet ist, kann ein aufgelöstes Bild der Titan-Scheibe aufnehmen, um die Breiten und Längen der Wolken zu bestimmen, die Schaller mit IRTF detektiert hat. Schaller fuhr mit diesen Beobachtungen sechs Jahre fort, die Zeit, die sie brauchte, um ihre Doktorarbeit zu beenden.

"An dem Tag, an dem ich meine Dissertation eingereicht habe, habe ich die täglichen Daten reduziert und war schockiert. Ich dachte zuerst, dass ich etwas falsch gemacht habe. Ich habe Henry Roe gemailt und in der nächsten Nacht hat er Beobachtungen an Gemini ausgelöst Wolke in den Tropen. " Es war das erste Mal, dass eine solche Beobachtung gemacht wurde. "Ich scherze, dass es Titan's kleines Geschenk für mich war", sagte Schaller.

Da kommt noch mehr

Es wird erwartet, dass sich das Klima der Titan in den kommenden Monaten schnell ändern wird, da das entfernte Saturn-System im August 2009 die Frühjahrs-Tagundnachtgleiche erreichte.

"Das Jahr auf Titan dauert ungefähr 30 Erdenjahre. Meine These dauerte sechs Jahre - nicht einmal eine Titanenzeit!" erklärt Schaller. "Es ist jetzt das Äquivalent vom 21. März auf Titan. Als ich mit meiner These begann, war es der 22. Dezember. Wir betreten jetzt eine interessante Zeit, da Titan die Jahreszeiten wechselt", fügt sie hinzu.

Wissenschaftler versuchen vorherzusagen, wie sich der kommende Frühling im Norden auswirken wird. Sie verwenden erdatmosphärische Modelle, die für die geringere Größe und Temperatur des Titans modifiziert wurden. Titan liefert uns ein erdähnliches, aber dennoch alternatives atmosphärisches Zirkulationssystem zum Studium. Die Beobachtung saisonaler Klimaänderungen auf einer fremden Welt könnte uns vielleicht helfen, besser zu verstehen, wie die Dinge auf der Erde funktionieren. Dieser Prozess wird vergleichende Planetologie genannt.

Da Titan unserem Planeten so ähnlich ist, fragen einige Wissenschaftler, ob es das Leben überhaupt unterstützen könnte. "Es ist viel weiter weg von der Sonne", sagte Schaller. "Die kalte Temperatur bedeutet, dass chemische Reaktionen sehr langsam ablaufen, so dass die Lebenschancen sehr gering sind. Es besteht jedoch die Möglichkeit, dass das Leben im Inneren von Titan weiter unten stattfindet."

In der Tat konnte etwas Wärme in Titan erhalten werden, und im letzten Jahr lieferten Cassinis Beobachtungen Hinweise auf ein mögliches Meer von Kohlenwasserstoffen unter der Oberfläche. Wenn jedoch irgendwo anders im Sonnensystem Leben existiert, vermuten viele Wissenschaftler, dass es wahrscheinlicher ist, dass es auf Jupiters Eismond Europa erscheint, der näher an der Sonne ist und wahrscheinlich einen unterirdischen Ozean aus Wasser hat.

Nach Cassini und der erfolgreichen Landung des Huckepacks der europäischen Weltraumbehörde Huygens im Jahr 2005 auf der Titan-Oberfläche denkt die wissenschaftliche Gemeinschaft bereits über die nächste Mission nach, um Titan zu erforschen. Im Rahmen einer sogenannten Titan Saturn System Mission wurden exotische Konzepte wie Ballons oder Boote zur Erforschung der Seen vorgeschlagen.

Lesen Sie mehr und sehen Sie sich einen Webcast über die Ergebnisse in der entsprechenden Pressemitteilung an. Lauschen Sie den Winde des Titans hier.

Anmerkung der Redaktion: Diese Forschung wurde von der National Science Foundation (NSF) unterstützt, der Bundesbehörde zur Finanzierung von Grundlagenforschung und Bildung in allen Bereichen der Wissenschaft und Technik. Alle in diesem Material geäußerten Meinungen, Erkenntnisse, Schlussfolgerungen oder Empfehlungen sind die des Autors und spiegeln nicht notwendigerweise die Ansichten der National Science Foundation wider. Siehe das Hinter den Kulissen-Archiv.

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