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Saturnmond: Seen und "Grundwasser" auf dem Saturnmond Titan

Forscher modellieren die Wechselwirkungen zwischen dem Niederschlag und dem Wassereis unter Titans Oberfläche. In einem Kreislauf könnten chemische Reaktionen dazu führen, dass sich das "Grundwasser" mit Ethan und Propan anreichert. Dieser Prozess könnte sich wiederum in der chemischen Zusammensetzung der Seen auf der Oberfläche widerspiegeln.
Seen auf dem Saturnmond TitanLaden...

Titan – der größte und massereichste Saturnmond – ist unter den Monden im Sonnensystem eine Ausnahmeerscheinung. Er besitzt eine dichte Atmosphäre, welche wie diejenige der Erde im Wesentlichen aus Stickstoff besteht. In den höheren Schichten herrscht jedoch das deutlich weniger dichte Methan vor. Die Oberflächentemperatur von Titan beträgt rund -180 Grad Celsius, und Wolken aus organischen Verbindungen – insbesondere Methan – bestimmen das Wetter. Sie führen zu Niederschlägen und befeuchten die Oberfläche. Tatsächlich ließen sich mit Hilfe der Raumsonde Cassini Hunderte von Seen und Meeren vor allem in der nördlichen Polarregion des Mondes ausmachen. Sie bestehen aus Kohlenwasserstoffen und stehen in Wechselwirkung mit der Atmosphäre.

Titans Seen und das Laden...
Titans Seen und das "Grundwasser" | Die kohlenwasserstoffhaltigen Seen (hellblau) auf der Oberfläche diffundieren in die poröse Eiskruste des Mondes (dunkelblau und hellgrau). Dort bilden sich Klathrate, die bestimmte Moleküle wie Methan einschließen können. Damit ändert sich die chemische Zusammensetzung der Flüssigkeit im "Grundwasser", das wieder an die Oberfläche zurückgeführt werden kann.

Die Rolle von Austauschprozessen mit der Titankruste ist allerdings bis heute nicht geklärt. Wissenschaftler vermuten, dass die oberflächlichen Flüssigkeitsansammlungen mit "unterirdischen" Vorkommen an flüssigen Alkanen in Verbindung stehen könnten und dass sich die dort ablaufenden chemischen Prozesse rückwirkend auf die Oberfläche auswirken sollten. Dieser Frage gingen Forscher um Olivier Mousis von der Université de Franche-Comté nach. Sie modellierten die Diffusionsprozesse der auf die Oberfläche herabgeregneten Kohlenwasserstoffe durch die porösen Eisschichten des Mondes. Treffen sie auf Wasser, so bilden sich in diesem Zusammenhang so genannte Klathrate – kristallförmige, käfigähnliche Wasserverbindungen, die andere Moleküle einschließen können. Solche Klathratansammlungen würden sich nach oben hin ausbreiten und insgesamt kilometertiefe Schichten bilden können.

Durch den Einschluss bestimmter Moleküle würde sich im Lauf der Zeit die chemische Zusammensetzung des Stoffgemischs ändern, und im "Grundwasser" von Titan würde in Abhängigkeit von der vorherrschenden Struktur der Käfigverbindungen die Konzentration von Ethan oder Propan ansteigen. Kommen diese Reservoire nun mit den Flüssigkeitsvorkommen an der Oberfläche in Verbindung, so ändert sich auch deren chemische Signatur. Somit wäre es möglich, mit Hilfe von chemischen Analysen der Seen auf die Austauschmechanismen in der Eiskruste zurückzuschließen. Solche Seen, die hauptsächlich durch den Regen aus der Atmosphäre wieder aufgefüllt werden, sollten eine erhöhte Methankonzentration aufweisen, wohingegen diejenigen, die von unterirdischen Quellen gespeist werden, mit Ethan oder Propan angereichert wären.

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