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Montag, 24.07.2017
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Rätsel um den Schleier des Titan

Wie lange kann der Saturnmond seiner Atmosphäre noch halten?

Wie lange kann der Titan seine dichte, organische Atmosphäre noch halten? Seit des Besuchs der Sonde Huygens am Saturnmond ist klar, dass Methan eine der treibenden Kräfte für die Atmosphäre ist. Doch das Kohlenwasserstoffgas muss ständig erneuert werden. Wie, darüber rätseln Planetenforscher bereits seit geraumer Zeit.
Titan

Titan

Der Saturnmond Titan galt lange Zeit als viel versprechender Kandidat für extraterrestrisches Leben in unserem Sonnensystem. Einer der Gründe dafür ist seine dichte Atmosphäre aus Stickstoff, Methan und diversen organischen Verbindungen. Durch die Wechselwirkung dieser Verbindungen mit dem Sonnenlicht ist die Mondoberfläche permanent durch eine dichten Smoghülle verhüllt. So war vor der Landung der ESA-Sonde Huygens völlig unklar, was sich auf der Oberfläche befindet: Methaneis? Seen aus Kohlenwasserstoffen? Vielleicht sogar Wasser? Inzwischen haben die Ergebnisse der Cassini-Huygens-Mission enthüllt, dass es wahrscheinlich Seen aus Kohlenwasserstoffen auf dem Titan gibt.

„Wenn dem Titan das Methan ausgeht und er seinen ‚Schleier’ verliert, wird er zu einer völlig anderen Art von Himmelskörper“, erklärt Vasili Dimitrov von der Universität von Tel-Aviv im Rahmen des Europäischen Kongresses der Planetenwissenschaften in Potsdam. „Methan treibt die chemischen Reaktionen in der Atmosphäre an, aber weil es so hochreaktiv und daher kurzlebig ist, muss es ständig erneuert werden. Wir müssen daher herausfinden, wie viel Methan so in den urzeitlichen Reserven im Inneren des Mondes gelagert ist, dass es im Laufe der Zeit entweichen kann.“

Permafrost auf Eis


Unter der Oberfläche des Titan befindet sich eine Permafrostschicht, die auf einer flüssigen oder semiflüssigen Schicht aus Ammoniak, Methan und Wasser sitzt. Darunter umgibt eine Eisschicht den felsigen Kern des Mondes. Genau diese Eisschicht steht momentan im Mittelpunkt des Interesses. Denn sie birgt wahrscheinlich die Methanreserven des Mondes. Die Forscher müssen nun in Erfahrung bringen, wie die Methanmoleküle in diesen Lagerstätten „verpackt“ worden sind, um daraus auf deren Freisetzung und Verfügbarkeit für die Atmosphäre schließen zu können.


Bild der Titanoberfläche

Bild der Titanoberfläche

In der Eisschicht ist das Methan in speziellen molekularen Verbänden, so genannten Clathraten, eingebettet. Bei diesen Verbindungen lagern sich Wassermoleküle zu kubischen Kristallen zusammen, die eine Art Käfig um das Methan bilden. Am effektivsten ist diese Art der Verpackung, wenn sie bei Temperaturen nahe des absoluten Nullpunkts entsteht. Ist es wärmer, bleibt eine zunehmende Zahl von Käfigen leer. Um zu wissen, wie viel Methan im Inneren des Titan gespeichert ist, müssen die Forscher herausfinden, wie hoch der Anteil der leeren Käfige ist.

„Die Bedingungen während der Entstehung und Entwicklung des Titan sind bisher nur wenig verstanden“, so Dimitrov. „Daher können wir noch nicht sagen, wie viele der Käfige gefüllt sind und wie viel Methan in den Lagerstätten enthalten ist. Im Moment können wir zwar eine obere und eine untere Grenze der Packungsdichte festlegen, aber das verrät uns noch nicht, wann die Aktien des Titan-Methans beginnen werden zu fallen.“

Schleier ade?


Noch ist zudem unklar, ob das Methan, das in dieser Eisschicht gefangen ist, überhaupt eine Möglichkeit hat, an die Oberfläche zu gelangen. „Wir müssen zusätzlich einige Laborexperimente durchführen, um mehr über den Materialtransport zwischen den verschiedenen Schichten herauszufinden“, so Dimitrov. „Mit weiteren Versuchen, zusammen mit den von der Cassini-Huygens-Mission gelieferten Daten, sollten wir bald beantworten können, ob und wie lange diese faszinierende Welt ihren geheimnisvollen Schleier behält.“

Doch die Forschungen an Clathraten sind nicht nur für Planetenforscher spannend, auch auf der Erde gewinnen diese Rohstoffkäfige immer mehr an Bedeutung. Denn der in solchen Verbindungen gelagerte irdische Methanvorrat könnte immerhin viermal umfangreicher sein als das gesamte noch vorhandene Erdöl. Nach Ansicht der Forscher könnte eines Tages das Methan sogar eine der Hauptenergiequellen für die Menschheit werden.
(Royal Astronomical Society (RAS), 21.08.2007 - NPO)
 
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