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Donnerstag, 21.09.2017
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Rätsel der Titanseen geknackt

Umlaufbahn verantwortlich für asymmetrische Verteilung

Die Seen auf dem Saturnmond Titan sind ungewöhnlich asymmetrisch verteilt – sie häufen sich auf der Nordhalbkugel. Warum, erklären jetzt Wissenschaftler in der Fachzeitschrift „Nature Geoscience“. Demnach ist die Exzentrizität der Saturnumlaufbahn und damit auch die des Titan für diese Verteilung verantwortlich.
Nördliche und südliche Hemisphäre des Titan

Nördliche und südliche Hemisphäre des Titan

Radar-Aufnahmen der Cassini-Sonde, die seit 2004 im Saturnsystem unterwegs ist, enthüllten schon vor einiger Zeit die Existenz von flüssigkeitsgefüllten Seen auf der durch dichte Wolken verhüllten Titanoberfläche. Sie enthalten kein Wasser sondern Ethan und Methan – bei niedrigen Temperaturen flüssige Kohlenwasserstoffe. Überraschend war dabei, dass es in den hohen Breiten der Nordhalbkugel rund 20 Mal mehr solcher Seen gibt als im Südpolargebiet. Viele von ihnen erscheinen darüber hinaus nur halb gefüllt oder leer.

Topographie oder saisonale Unterschiede?


Aus dieser Asymmetrie schlossen Wissenschaftler zunächst auf fundamentale Unterschiede der beiden Hemisphären: „Es musste etwas an der Nordpolarregion gegenüber der südlichen anders sein, beispielsweise in Bezug auf die Topographie, so dass die flüssigen Niederschläge in einer Hemisphäre eher einsickerten oder abflossen als in der anderen“, erklärt Oded Aharonson, Professor für Planetenkunde am California Institute of Technology (Caltech) die bisherigen Auffassungen. Doch weitere Untersuchungen haben keinerlei Hinweise auf solche Unterschiede ergeben.

Auch eine weitere Theorie wirft Probleme auf. Nach ihr könnten saisonale Mechanismen verantwortlich sein: Alle 15 Erdjahre wechseln die Jahreszeiten von Sommer zu Winter und umgekehrt auf den jeweiligen Halbkugeln. Wenn es im Winter mehr Niederschläge gibt als im Sommer, könnte dies die unterschiedliche Seenhäufigkeit erklären. Doch weil die Seen im Norden mehrere hundert Meter tief sind, würden 15 Jahre nicht ausreichen, um sie zu füllen oder aber austrocknen zu lassen.


Auch würde dies nicht erklären, warum es im Norden auch drei Mal so viel leere Seen gibt wie im Süden. „Wie bewegt man ein Loch im Boden“, fragt Aharonson. „Saisonale Mechanismen können für einen Teil des globalen Transports des flüssigen Methans verantwortlich sein, aber das ist nicht die ganze Geschichte.“

Exzentrische Saturnbahn


Aharonson und seine Kollegen vom Caltech konzentrierten sich in ihrer Studie daher auf einen anderen Aspekt: die Exzentrizität im Orbit des Saturn und damit auch des Titan. Ähnlich wie auch die Erde umkreist der Ringplanet die Sonne nicht auf einer perfekten Kreisbahn sondern auf einer Ellipse. Deswegen sind der Saturn und sein Trabant Titan während des Titan-Südsommers um zwölf Prozent näher an der Sonne als während des Nordsommers. Als Folge sind letztere lang, aber mild, während die Südsommer heiß und kurz verlaufen.

Verantwortlich für globale Methanverteilung


Nach Ansicht der Forscher beeinflussen diese Unterschiede die relativen Niederschlagsmengen und die Verdunstungsraten der beiden Halbkugeln entsprechend unterschiedlich. „Wir schlagen vor, dass in dieser Konfiguration die Differenz zwischen Niederschlag und Verdunstung in beiden Halbkugeln während der entsprechenden Jahreszeiten nicht gleich ist“, so Aharonson. „Dadurch gibt es einen Netto-Transport von Methan vom Süden in den Norden und dieses Ungleichgewicht führt zu einer Akkumulation des Methans – und damit der Bildung von mehr Seen – auf der Nordhalbkugel.“

Diese Situation könnte sich allerdings in einigen zehntausend Jahren wieder ändern. Denn ähnlich wie auch bei der Erde verändern sich die orbitalen Parameter im Laufe der Zeit. „Auf der Erde sind diese Variationen, als Milankowich-Zyklen bekannt, mit der globalen Verteilung des Wassers in Form von Gletschern verbunden und damit auch für die Zyklen der Eiszeiten verantwortlich. Auf dem Titan gibt es langfristige Klimazyklen im globalen Transport von Methan, die Seen bilden und Seebecken formen. In beiden Fällen finden wir Hinweise auf diese Prozesse eingebettet in die Geologie der Himmelskörper.“
(California Institute of Technology, 30.11.2009 - NPO)
 
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