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News: Trübe Einsichten

Als Forscher die Zirkulation in der dichten Atmosphäre des Saturnmonds Titan modellierten, kamen sie auch einem lange begrübelten Geheimnis auf die Spur.
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Titan ist einer von nur zwei Monden unseres Sonnensystems, der über eine eigene Atmosphäre verfügt – und zwar über eine, die seit vielen Jahren Rätsel aufgibt. Immerhin besteht sie überwiegend aus Stickstoff und ein wenig Methan und gilt deshalb für viele Astrobiologen als Modell für die noch junge Erde.

Denn unter der Einwirkung von Sonnenwind und kosmischer Strahlung zerbrechen die Stickstoff- und Methanmoleküle in einigen hundert Kilometern Höhe und rekombinieren sich zu neuen organischen Verbindungen und kondensieren auf ihrem Weg in die Tiefe zu immer komplexeren Kohlenwasserstoffen. Entstanden so auf der Erde einst die Bausteine des Lebens?

Jedenfalls sind es diese organischen Substanzen, welche die Atmosphäre Titans trüben und undurchsichtig machen und in tieferen Schichten schließlich zu Keimen für Hagelkörner aus reinem Methan werden, bevor sie in heftigen Stürmen auf die minus 180 Grad Celsius kalte Titanoberfläche fallen.

Was sonst in der Atmosphäre passiert ist – insbesondere was die saisonalen Zirkulationen angeht – ist weitgehend unbekannt. Immerhin sind Forscher nun einigen Vorgängen in der Atmosphäre Titans auf die Spur gekommen. So entwickelten Pascal Rannou von der Université de Paris 6/Université de Versailles-St-Quentin und seine Mitarbeiter ein numerisches Modell der zähen Atmosphäre und kamen dabei den Mechanismen einer lange bekannten rätselhaften Smogschicht auf die Spur.

Um auf den jeweiligen Sommer- und Winterhemisphären des Monds Hoch- und Tiefdruckgebiete auszubilden, ist Titan mit einem Durchmesser von 5150 Kilometern schlichtweg zu klein. Die atmosphärische Zirkulation auf Titan gleicht vielmehr den großräumigen Strömen in den irdischen Ozeanen und besteht aus nur einer großen Zelle: Auf der jeweiligen Sommerhalbkugel steigen die dichten Gasmassen bis in 400 Kilometer Höhe auf und wandern dort in Richtung der Winterhalbkugel, wo sie im Umfeld des Pols absinken und in Bodennähe zurückfließen. Haben sich die Jahreszeiten nach 20 Erdenjahren umgekehrt, dreht sich die globale Zelle anders herum.

Das spannendste Ergebnis der Modellrechnungen von Rannou und seinen Kollegen ist jedoch die Erklärung für jene rätselhafte Smogschicht, die sich – von dieser Zirkulation losgelöst – wie eine Hülle nord- und südwärts des Äquators erstreckt.

Den Forschern zufolge ist dieses Phänomen vermutlich Folge der Größe der hier schwebenden organischen Partikel. Die besonders feinen unter ihnen wären dem Modell zufolge schlichtweg zu leicht um an den winterlichen Polen abzusinken und schwimmen geradezu auf jener großen Zirkulationszelle. Zwar würden sie im Wechsel der Jahreszeiten von Norden nach Süden – und umgekehrt – transportiert, in die tieferen Schichten der Atmosphäre könnten sie jedoch nicht gelangen.

Wenngleich vieles dafür spricht, ob's wirklich stimmt, kann derzeit niemand sagen. Noch können die Modelle der Forscher nicht alle Eigenarten der Titanatmosphäre wiedergeben, und so wartet man gespannt auf das Jahr 2004: Dann wird die Raumsonde Cassini-Huygens den eigenartigen Saturnmond erreichen und womöglich indirekt auch einen Rückblick auf die noch junge Erde erlauben.

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