Saturnmond: Das Innenleben von Titan
© NASA, JPL (Ausschnitt)
Der Saturnmond Titan ist eines der Hauptuntersuchungsobjekte der US-Raumsonde Cassini seit ihrem Einschwenken in eine Umlaufbahn um den Ringplaneten im Juli 2004. Schon mehr als 70-mal näherte sie sich dem Mond dicht an, meistens auf etwa 2000 bis 1000 Kilometer Abstand. Dabei sandte sie Bilder und Messdaten zur Erde, die unser Bild von der dichten Atmosphäre und der festen Oberfläche von Titan mit ihren Seen aus flüssigem Methan prägten.
Aber auch die Bewegung der Raumsonde Cassini durch das Schwerefeld des Mondes lässt sich wissenschaftlich nutzen. Vermisst man die Bahnbewegung der Sonde bei einer dichten Annäherung an Titan mit sehr hoher Präzision, so lassen sich durch komplexe Rechenverfahren Rückschlüsse auf die Massenverteilung im Inneren des Mondes ziehen.
Dies machte sich jetzt ein Forscherteam um Luciano Iess von der Universität Sapienza in Rom zu nutze. Die Planetologen stellten fest, dass sich das Innere von Titan nicht wie erwartet in einen festen Gesteinskern mit einem dichten Eismantel gliedert, vielmehr besteht der Mond auch im tiefen Inneren aus einer Mischung von Gestein und Eis. Dass Titan einen Gesteinsanteil enthalten muss, verrät seine mittlere Dichte von 1,9 Gramm pro Kubikzentimeter. Bestünde Titan fast nur aus Wassereis, so läge seine Dichte nahe bei einem Gramm pro Kubikzentimeter.
Offenbar war der Innenbereich von Titan nie so warm, dass sich die dichteren Gesteinsanteile vom weniger dichten Wassereis hätten trennen können. Wäre der Mond kurz nach seiner Entstehung vor 4,5 Milliarden Jahren im Inneren aufgeschmolzen, so hätten sich die beiden Phasen rasch getrennt, so wie das beim nur geringfügig größeren Jupitermond Ganymed der Fall ist. Nur eine etwa 500 Kilometer dicke Schicht nahe der Oberfläche ist völlig frei von Gesteinsanteilen. Damit ähnelt Titan in seinem inneren Aufbau Callisto, dem zweitgrößten Jupitermond.
Um eine Aufschmelzung zu vermeiden, darf sich das Material, aus dem Titan entstand, bei der Zusammenballung des Mondes nicht stark aufgeheizt haben. Die Forscher vermuten daher, dass sich Titan relativ langsam, etwa innerhalb von einer Million Jahren, bildete. Bei vielen anderen Monden gehen die Planetologen davon aus, dass sie sich innerhalb weniger tausend bis zehntausend Jahre zusammenballten.
Die Forscher nutzten vier dichte Vorbeiflüge an Titan zwischen Februar 2006 und Juli 2008, bei denen sich Cassini zwischen 1300 bis 1900 Kilometer der Oberfläche des Mondes annäherte, um eine grobe Schwerkraftkarte von Titan zu erstellen. Die Daten reichen aber noch nicht aus um zu entscheiden, ob sich im Inneren des Mondes unter der festen Eisoberfläche ein Ozean aus Wasser befindet, der von einigen Wissenschaftlern als sehr wahrscheinlich angesehen wird. Vielleicht gelingt der Nachweis eines Ozeans in Titan mit Hilfe von Gezeiteneffekten, nach denen mit Hilfe von Radiowellenuntersuchungen gefahndet wird.
Tilmann Althaus
Aber auch die Bewegung der Raumsonde Cassini durch das Schwerefeld des Mondes lässt sich wissenschaftlich nutzen. Vermisst man die Bahnbewegung der Sonde bei einer dichten Annäherung an Titan mit sehr hoher Präzision, so lassen sich durch komplexe Rechenverfahren Rückschlüsse auf die Massenverteilung im Inneren des Mondes ziehen.
Dies machte sich jetzt ein Forscherteam um Luciano Iess von der Universität Sapienza in Rom zu nutze. Die Planetologen stellten fest, dass sich das Innere von Titan nicht wie erwartet in einen festen Gesteinskern mit einem dichten Eismantel gliedert, vielmehr besteht der Mond auch im tiefen Inneren aus einer Mischung von Gestein und Eis. Dass Titan einen Gesteinsanteil enthalten muss, verrät seine mittlere Dichte von 1,9 Gramm pro Kubikzentimeter. Bestünde Titan fast nur aus Wassereis, so läge seine Dichte nahe bei einem Gramm pro Kubikzentimeter.
Offenbar war der Innenbereich von Titan nie so warm, dass sich die dichteren Gesteinsanteile vom weniger dichten Wassereis hätten trennen können. Wäre der Mond kurz nach seiner Entstehung vor 4,5 Milliarden Jahren im Inneren aufgeschmolzen, so hätten sich die beiden Phasen rasch getrennt, so wie das beim nur geringfügig größeren Jupitermond Ganymed der Fall ist. Nur eine etwa 500 Kilometer dicke Schicht nahe der Oberfläche ist völlig frei von Gesteinsanteilen. Damit ähnelt Titan in seinem inneren Aufbau Callisto, dem zweitgrößten Jupitermond.
Um eine Aufschmelzung zu vermeiden, darf sich das Material, aus dem Titan entstand, bei der Zusammenballung des Mondes nicht stark aufgeheizt haben. Die Forscher vermuten daher, dass sich Titan relativ langsam, etwa innerhalb von einer Million Jahren, bildete. Bei vielen anderen Monden gehen die Planetologen davon aus, dass sie sich innerhalb weniger tausend bis zehntausend Jahre zusammenballten.
Die Forscher nutzten vier dichte Vorbeiflüge an Titan zwischen Februar 2006 und Juli 2008, bei denen sich Cassini zwischen 1300 bis 1900 Kilometer der Oberfläche des Mondes annäherte, um eine grobe Schwerkraftkarte von Titan zu erstellen. Die Daten reichen aber noch nicht aus um zu entscheiden, ob sich im Inneren des Mondes unter der festen Eisoberfläche ein Ozean aus Wasser befindet, der von einigen Wissenschaftlern als sehr wahrscheinlich angesehen wird. Vielleicht gelingt der Nachweis eines Ozeans in Titan mit Hilfe von Gezeiteneffekten, nach denen mit Hilfe von Radiowellenuntersuchungen gefahndet wird.
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