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Cassini-Huygens-Mission: Saturnmondsimulation 2.3beta

Titan ist ein Zwilling der Erde aber wahrlich kein Klon. Beweise liefert ein Wetterkartenvergleich: Wolken, Herbststürme, Gewitterwolken sind hier wie dort vorhanden, auch Sturzbäche und trockene Flussbetten. Manchmal macht das Methan in der Kälte Titans aber merkwürdig andere Dinge als das Wasser der Erde.
Titanwolken
Irgendwann vor eineinhalb Jahren knallte eine kleine Sonde auf die Oberfläche eines fernen Himmelskörpers und hat dabei nicht einmal Staub aufgewirbelt – zu tief gefroren der Boden dort. Außerdem kreist da noch ein anderer kleiner Satellit seit vielen Monaten in der Gegend und knipst Fotos, auf denen meist Wolken zu sehen sind. Mal ehrlich, sind von den zwei Zivilisationsausgestoßenen überhaupt noch echte Neuigkeiten zu erwarten?

Eine Menge, staunen eine Menge Forscher, von Tetsuy Tokano über Agustin Sànchez-Lavega und Miguel Pérez-Ayúcar bis hin zu Jonathan Lunine und einer unübersichtlichen Masse von Mitstreitern bei der Zusammenschau des aufgelaufenen Datenwustes. Sie hatten schon vor längerem gewarnt, dass Wissenschaft und öffentliche Aufmerksamkeit nie so ganz synchron arbeiten: Letztere erlischt oft, bevor Erstere ganz fertig ist. Und fertig ist die Auswertung der Huygens-Mission zum Titan "vielleicht in ein paar Jahrzehnten", die der Cassini-Daten vom Saturn wahrscheinlich noch später.

Huygens funkt direkt und reflektiert | Die reflektierten Funksignale von der Oberfläche verraten einiges über die Korngrößen der Brocken und Bröckchen auf dem methangeschwängertem Grund des Saturnmondes.
Dabei hatte etwa der europäische Lander nach dem Absturz auf dem Saturnmond nur ganze 71 Minuten lang Daten von der Oberfläche an das Funkrelais-Mutterschiff Cassini weitergereicht. Sich diese wieder und wieder genau anzuschauen lohnt aber, zeigen nun Pérez-Ayúcar und Kollegen von der Esa. Sie hatten sich schon beim ersten Abhören des Signals gewundert, warum dieses periodisch stärker und schwächer aufgezeichnet worden war – und liefern nun eine Erklärung, die gleichzeitig einiges über die Oberflächenbeschaffenheit des Titan verrät [1].

Das Funksignal war von der Sendeantenne Huygens' nicht nur gen Himmel gestrahlt, sondern zudem auch noch Richtung Boden – von wo es zum Teil wieder himmelwärts reflektiert wurde und mit den Wellen des direkten Signals interagierte. Wie es dies tat, enthüllt einiges über die Reflektionsfläche – sie ist zum Beispiel eher flach. Gut, das hat man auf den Fotos, die im Datenstrom komprimiert waren, auch schon gesehen. Dort aber waren auch eine Reihe von kieselartigen Eisbröckchen zu bestaunen gewesen, deren Größe wegen eines fehlenden Streichholzmaßstabes auf Titan nicht leicht zu erraten war. Die Sendeinterferenzen verraten nun aber endgültig, dass die Brocken nicht größer als zehn Zentimeter groß waren.

Huygens hätte statt "Wumms" übrigens auch "Platsch" machen könne, als er am 14. Januar 2005 Titanbodenkontakt aufnahm. Das hatten Forscher vor der Mission zunächst schon vermutet, dann aber bald als sehr unwahrscheinlich bezeichnet, und zwischendurch auch schon für eigentlich unmöglich gehalten. Seen oder gar Ozeane auf der Titanoberfläche, in denen sich Huygens nass hätte machen können, hatten also in den Theorien wechselnde Konjunktur. Neuester, wohl endgültiger Trend: Es gibt doch Seen auf Titan. Das ergab nun zumindest die Auswertung neuer Radarmessungen vom Orbiter Cassini. Gespeist werden sie wahrscheinlich von flüchtigen stromartigen Zuflüssen, berichtet die Cassini-Bildauswertungcrew um Jonathan Lunine von der University von Arizona.

Kohlenwasserstoff-Seen auf Titan? | Wahrscheinlich ein See auf Titan: Flüssigkeiten reflektieren keine Radarstrahlen und erscheinen daher schwarz – anders als die wohl trockene Umgebung des Titan.
Die Gewässer bestehen natürlich aus Kohlenwasserstoff, wie man aus den schon fortgeschrittenen Titan- Athmosphärenanalysen schließen kann. Erkennbar werden sie, weil sie im Radar eben nicht zu erkennen sind – sie verraten sich auf den Bildern als schwarze Flächen von einem bis 30 Kilometern Größe mit scharfen Grenzen zu den stärker radarreflektiven Ufern, die teilweise von ebenfalls schwarzen Zuflusssystemen durchschnitten sind. Zudem sind die Flächen der Seen wärmer als ihre Umgebung – was sie als Flüssigkeit auch sein sollten. Die Gewässer erkannten die Radar-Fotografen dort, wo sie nach Atmosphärenberechnungen am wahrscheinlichsten sein sollten: auf etwa 70 Grad nördlicher Breite des Mondes.

Weiter südlich finden die Radaranalysen keine Gewässer, berichtet Lunine – dort und in Äquatornähe, wo übrigens auch Huygens niederging, sollte es selten oder nie stark regnen, meinen die Titanmeteorologen. Zu dieser jungen Berufsgruppe zählen auch Tokano und Sànchez-Lavegat von den Universitäten zu Köln beziehungsweise des Baskenlandes. Die Forscher prognostizieren nun lokale Methanregenfälle, die je nach Jahreszeit und geografischer Breite mal dauerhaft nieseln, mal stürmisch prasseln dürften.

Sturmwolken finden sich auf Titan nur in relativer Polnähe | Titan, wie Cassini ihn am 26. Oktober 2004 ablichtete. Um 70 Grad geografischer Breite finden sich oft Wolkentürme wie die eingeklinkten, nun im Computer modellierten.
Wie die baskischen Forscher errechneten, sollten starke Methangewitter niedergehen, sobald die relative Methanhaltigkeit der Atmosphäre – das Analogon zur Luftfeuchtigkeit der Erde – 80 Prozent überschreitet. Flugs würden heftige Aufwinde mit Geschwindigkeiten von 72 Kilometern pro Stunde einsetzen und mächtige Wolkenschichten in rund 30 Kilometern Höhe in wenigen Stunden zusammenballen. Hieraus könnten – dies sagt eine Computersimulation voraus – Regentropfen mit Zentimeterdurchmessern fallen und einen Quadratmeter Boden mit etwa 110 Kilogramm Methanmasse nässen. Dies dürfte dann genau jene Sturzbäche hervorrufen, die später zu den trockenen Flussbetten werden, die von Cassinis Radar am Seeufer und im Januar 2005 vom am Fallschirm pendelnden Huygens fotografiert worden waren [2].

Die Sturmfronten wechseln übrigens wahrscheinlich mit den Titan-Jahreszeiten zwischen den polnahen Wolkenzonen auf Süd- und Nordhemisphäre – wie in Äquatornähe Wolken entstehen, ist weniger gut verstanden. Hier jedenfalls hatte Huygens beim Fallen genaue Einblicke in die horizontale Schichtung der Titantropenatmosphäre. Die Daten zeigen, wie Tokano und Co zusammenfassen, Mysteriöses: Hier herrschen in acht bis 16 Kilometern Höhe dauernd 80 Prozent Methansättigung – ohne Gewittergefahr. Wahrscheinlich bestehen die Wolken in dieser Höhe aus einem Stickstoff-Methan-Gemisch, das über 21 Kilometern durch reine Methan-Eiswolken abgelöst wird. Jedenfalls entsteht ein stabile Zone, in der nicht mehr als feiner Methanniesel ganzjährig zu erwarten ist [3].

Auch dieses Geniesel dürfte auf lange Sicht landschaftsformend wirken – wenn auch nicht so radikal wie die Gewitterstürme und viel langsamer. Die Forscher freuen sich jedenfalls auf noch mehr Daten – schließlich sei der irdische Titanwettersatellit Cassini ja erst eine Jahreszeit lang vor Ort. Langsam aber wird der derzeitige lange Sommer auf der Südhalbkugel Titans zu Ende gehen – dann, vielleicht im Jahr 2010, hoffen die Forscher heftige Turbulenzen in der Wolkenwaschküche des Saturnmondes aufzeichnen zu können. Ob Cassini wohl so lange durchhält?

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