Das Cassini-Raumschiff hat einige seltsame Daten vom Saturnmond Titan erhalten, und Wissenschaftler werden bald herausfinden, ob auf der Oberfläche der Seen und Meere aus flüssigem Kohlenwasserstoff möglicherweise „Eisberge“, Kohlenwasserstoffeisblöcke schwimmen.
"Eine der faszinierendsten Fragen zu diesen Seen und Meeren ist, ob sie eine exotische Lebensform beherbergen könnten", sagte Jonathan Lunine, Mitautor und interdisziplinärer Titan-Wissenschaftler von Cassini an der Cornell University in Ithaca, NY Das schwimmende Kohlenwasserstoffeis bietet die Gelegenheit für eine interessante Chemie entlang der Grenze zwischen Flüssigkeit und Feststoff, eine Grenze, die für den Ursprung des terrestrischen Lebens wichtig gewesen sein könnte. “
Titan ist neben der Erde der einzige andere Körper in unserem Sonnensystem mit stabilen Flüssigkeitskörpern auf seiner Oberfläche. Auf Titan ist es jedoch zu kalt, als dass Wasser flüssig sein könnte. Daher füllen Kohlenwasserstoffe wie Ethan und Methan dort Seeböden und Meere, und Wissenschaftler haben festgestellt, dass es sogar einen wahrscheinlichen Zyklus von Niederschlag und Verdunstung gibt, an dem Kohlenwasserstoffe beteiligt sind.
Ethan und Methan sind organische Moleküle, von denen Wissenschaftler glauben, dass sie Bausteine für die komplexere Chemie sein können, aus der das Leben hervorgegangen ist.
Cassini hat gesehen, dass ein riesiges Netzwerk dieser Kohlenwasserstoffmeere die nördliche Hemisphäre von Titan bedeckt, während sich auf der südlichen Hemisphäre sporadischere Seen befinden.
Es wurde lange angenommen, dass Seen oder Meere Titan bedeckten, seit Voyager 1 und 2 Anfang der 1980er Jahre am Saturn-System vorbeiflogen. Aufgrund der dichten Atmosphäre von Titan wurden jedoch erst 1995 direkte Beobachtungen bei Beobachtungen mit dem Hubble-Weltraumteleskop erzielt. Die Cassini-Mission hat viele dieser Flüssigkeitskörper auf Titan abgebildet und kartiert.
Das Cassini-Raumschiff hat gemischte Messwerte für das Reflexionsvermögen der Oberflächen von Seen auf Titan erhalten. Eine glatte Oberfläche oder mit Eisbrocken übersäte Flüssigkeiten könnten eine mögliche Erklärung für die Messwerte sein.
Bis zu diesem Zeitpunkt gingen Cassini-Wissenschaftler davon aus, dass Titan-Seen kein schwimmendes Eis haben würden, da festes Methan dichter als flüssiges Methan ist und sinken würde. Ein neues Modell berücksichtigt jedoch die Wechselwirkung zwischen den Seen und der Atmosphäre, was zu unterschiedlichen Gemischen von Zusammensetzungen, Stickstoffgastaschen und Temperaturänderungen führt. Wissenschaftler fanden heraus, dass das Wintereis in den methan- und ethanreichen Seen und Meeren von Titan schwimmt, wenn die Temperatur unter dem Gefrierpunkt von Methan liegt - minus 29,4 Grad Fahrenheit (90,4 Kelvin). Die Wissenschaftler erkannten, dass alle Eissorten, von denen sie glaubten, dass sie schwimmen würden, wenn sie zu mindestens 5 Prozent aus „Luft“ bestehen würden. Dies ist eine durchschnittliche Zusammensetzung für junges Meereis auf der Erde. ("Luft" auf Titan hat deutlich mehr Stickstoff als Erdluft und fast keinen Sauerstoff.)
Wenn die Temperatur nur um wenige Grad sinkt, sinkt das Eis aufgrund der relativen Anteile von Stickstoffgas in der Flüssigkeit gegenüber dem Feststoff. Temperaturen nahe dem Gefrierpunkt von Methan können sowohl zu schwimmendem als auch zu sinkendem Eis führen - dh zu einer Kohlenwasserstoffeiskruste über der Flüssigkeit und zu Kohlenwasserstoffeisblöcken auf dem Grund des Seebodens. Wissenschaftler haben nicht ganz herausgefunden, welche Farbe das Eis haben würde, obwohl sie vermuten, dass es farblos sein würde, wie es auf der Erde ist, vielleicht rotbraun aus der Titanatmosphäre.
"Wir wissen jetzt, dass es möglich ist, dass methan- und ethanreiches Eis auf Titan in dünnen Blöcken gefriert, die erstarren, wenn es kälter wird - ähnlich wie bei arktischem Meereis zu Beginn des Winters", sagte Jason Hofgartner , Erstautor des Papiers und Wissenschaftler des Natural Sciences and Engineering Research Council von Kanada in Cornell. "Wir werden diese Bedingungen berücksichtigen wollen, wenn wir uns jemals dazu entschließen, eines Tages die Titanoberfläche zu erkunden."
Das Radargerät von Cassini kann dieses Modell testen, indem es beobachtet, was mit dem Reflexionsvermögen der Oberfläche dieser Seen und Meere geschieht. Ein Kohlenwasserstoffsee, der sich im frühen Frühjahr erwärmt und auftaut, wie es die nördlichen Seen von Titan begonnen haben, kann reflektierender werden, wenn Eis an die Oberfläche steigt. Dies würde eine rauere Oberflächenqualität liefern, die mehr Funkenergie zurück zu Cassini reflektiert und es heller aussehen lässt. Wenn das Wetter wärmer wird und das Eis schmilzt, ist die Seeoberfläche rein flüssig und erscheint dem Cassini-Radar als dunkler.
"Cassinis längerer Aufenthalt im Saturn-System bietet uns eine beispiellose Gelegenheit, die Auswirkungen des saisonalen Wandels bei Titan zu beobachten", sagte Linda Spilker, Cassini-Projektwissenschaftlerin am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena, Kalifornien. "Wir werden die Gelegenheit haben, dies zu sehen." wenn die Theorien stimmen. "
Quelle: NASA / JPL
