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Saturnsystem: Flüssiger Kohlenwasserstoff-Mix in Titan-Seen

Der Saturnmond Titan im sichtbaren Licht
Im Jahr 2005 stieß die Raumsonde Cassini auf die lange gesuchten Seen aus flüssigen Kohlenwasserstoffen, die Theoretiker vorhergesagt hatten. Die Wissenschaftler nahmen an, dass diese überwiegend aus flüssigem Methan, dem einfachsten Kohlenwasserstoff bestehen. Nun fand ein Forscherteam um Robert Brown an der University of Arizona in Tucson durch spektroskopische Analysen heraus, dass insbesondere der rund 20 000 Quadratkilometer große See Ontario Lacus auch beträchtliche Mengen an weiteren Kohlenwasserstoffen enthält, unter anderem Ethan, Propan und Butan.

Der Methansee Ontario Lacus auf Titan | Der rund 20 000 Quadratkilometer große See Ontario Lacus aus flüssigem Methan und anderen Kohlenwasserstoffen ist etwas größer als sein nordamerikanisches Gegenstück auf der Erde. Mit einer Temperatur von etwa minus 190 Grad Celsius lädt er nicht unbedingt zum Baden ein.
Im sichtbaren Licht verhüllt eine permanente Dunstschicht aus feinsten Schwebeteilchen den Blick auf die Oberfläche. Allerdings ist die Dunstschicht in einigen schmalen Frequenzbereichen im Infraroten recht durchsichtig und kann von den Kameras und einem abbildenden Spektrometer von Cassini durchdrungen werden, so dass die feste Oberfläche von Titan sichtbar wird. Dennoch macht die dichte methanreiche Atmosphäre von Titan die Messungen sehr schwierig, da sie immer ihre eigene spektrale Signatur den Spektren der Seeoberflächen aufdrückt. Die Kunst des Forscherteams bestand nun darin, zuverlässig abzuschätzen, wie diese Signatur im Einzelnen aussieht, und sie dann von den Messwerten abzuziehen.

Die Nordpolarregion des Saturnmonds Titan | Bei ihren vielen Vorbeiflügen am Saturnmond Titan tastete die Raumsonde Cassini die feste Oberfläche des Mondes mit Radarwellen ab. In blau sind hier Seen mit flüssigem Methan und weiteren Kohlenwasserstoffen dargestellt. Die größten "Gewässer" erreichen die Größe des Kaspischen Meeres.
Spektroskopische Untersuchungen der beiden Voyager-Raumsonden Anfang der 1980er Jahre sowie erdgebundene Messungen hatten gezeigt, dass die Atmosphäre des Saturnmonds große Mengen an gasförmigen Methan enthält. Methan ist aber wegen der ultravioletten Strahlung der Sonne nicht stabil, es wird von ihr in kleinere Molekülbruchstücke zerlegt, wobei Wasserstoff frei wird. Dieser kann von der schwachen Schwerkraft Titans (etwa ein Fünftel der Erdschwerkraft) nicht festgehalten werden und entweicht ins All. Daher müssen die Verluste ständig ersetzt werden, entweder durch das Verdampfen aus Ozeanen an der minus 190 Grad Celsius kalten Oberfläche oder aus dem Inneren des Mondes durch vulkanische Aktivität. (ta)

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  • Quellen
Brown, R. H. et al: The identification of liquid ethane in Titan’s Ontario Lacus. In: Nature 454, S. 607–610, 2008.

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