Saturnmond Titan: Energie-Bilanz im Gleichgewicht

Houston (USA) – Titan, der größte Mond des Planeten Saturn, besitzt eine ausgeglichene Energiebilanz. Er strahlt ebenso viel Energie als infrarote Wärmestrahlung ab, wie ihm durch die Sonnenstrahlung zufließt. Das zeigen Messungen aus den Jahren 2004 bis 2010, die Forscher im Fachblatt „Geophysical Research Letters“ präsentieren. Die genaue Kenntnis der Energiebilanz ist für die Wissenschaftler eine wichtige Grundlage für die Entwicklung von Wetter- und Klimamodellen für einen Himmelskörper.

„Das globale Energiebudget von Planeten und Monden ist ein kritischer Faktor, der die Änderung des Klimas auf diesen Objekten beeinflusst“, schreiben Liming Li von der University of Houston und seine Kollegen. Das Team hat unter anderem Messungen mit einem speziellen Infrarot-Spektrometer an Bord der amerikanischen Raumsonde Cassini ausgewertet. Cassini umkreist seit 2004 den Saturn und fliegt regelmäßig nahe an Titan und anderen Monden des Planeten vorüber.

Titan ist der einzige Mond im Sonnensystem mit einer dichten Atmosphäre – und der einzige Himmelskörper mit einem ähnlichen Flüssigkeitskreislauf wie auf der Erde. Allerdings übernimmt auf Titan aufgrund der niedrigen Temperaturen von im Mittel minus 180 Grad Celsius flüssiges Methan die Rolle von Wasser. Es gibt auf dem Saturnmond Niederschläge, Flussläufe und große Seen. Die Messungen von Li und seinen Kollegen sind ein wichtiges Indiz dafür, dass diese Bedingungen auf Titan nicht nur vorübergehender Natur, sondern langfristig stabil sind.

Nicht alle Himmelskörper im Sonnensystem sind wie Titan und auch die Erde im energetischen Gleichgewicht. So strahlen Jupiter, Saturn und Neptun signifikant mehr Energie ab, als sie von der Sonne empfangen. Diese Himmelskörper müssen also eine innere Energiequelle besitzen. Eine mögliche Erklärung für den Energieüberschuss wäre ein langsames Schrumpfen dieser Planeten. So könnte beispielsweise eine jährliche Schrumpfung um drei Zentimeter die zusätzlich abgestrahlte Energie Jupiters liefern.

Cassini entdeckt neuen Saturnring

Die amerikanische Raumsonde Cassini hat einen weiteren schwachen Staubring um den Planeten Saturn entdeckt. Der Ring besteht vermutlich aus Teilchen, die beim Aufschlag von Meteoriten auf die Saturnmonde Janus und Epimetheus ins All geschleudert wurden.

Pasadena (USA) - Außerdem hat Cassini dünne Filamente aus Eispartikeln entdeckt, die von dem Mond Enceladus aus mehrere zehntausend Kilometer weit ins All ragen.

Die neuen spektakulären Aufnahmen gelangen am 17. September während der bislang längsten "Sonnenfinsternis" während der Cassini-Mission. Bei einer solchen Finsternis durchquert die Sonde den Schatten des Saturn. Da der Planet selbst dann dunkel ist, lassen sich schwache Einzelheiten im Ringsystem, die das Sonnenlicht streuen und so während der Finsternis aufleuchten, besser beobachten. Während diese Finsternisse im Durchschnitt nur eine Stunde dauern, verweilte Cassini am 17. September für zwölf Stunden im Schatten Saturns.

"Die jetzt entdeckten Strukturen können uns dabei helfen, zu verstehen, wie die Monde Teilchen freisetzen und so ihre lokale Umgebung beeinflussen", erläutert Joseph Burns von der Cornell University, ein Mitglied des Cassini-Teams, die Bedeutung der Beobachtungen.

Der neue Ring befindet sich außerhalb der hellen Hauptringe und innerhalb der schon zuvor bekannten schwachen G- und E-Ringe. Im Bereich des neuen Rings verlaufen auch die Umlaufbahnen der kleinen Monde Janus und Epimetheus. Die von Enceladus ausgehenden Filamente haben ihren Ursprung vermutlich in gewaltigen Geysiren auf der Oberfläche dieses Mondes. Die Form der Filamente deutet nach Ansicht der Forscher darauf hin, dass es eine Wechselwirkung zwischen den abströmenden Eispartikeln und dem Magnetfeld des Saturn gibt.

Regen auf Titan

Bilder der Raumsonde Cassini zeigen Niederschläge in der Äquatorregion des Saturnmondes

Laurel (USA) - Auf dem Saturnmond Titan regnet es flüssiges Methan, das zeigen Aufnahmen der Raumsonde Cassini. Auf den Bildern ist erstmals zu sehen, wie sich die Oberfläche in der Äquatorzone des Himmelskörpers durch Niederschläge vorübergehend dunkel verfärbt. Auf der Nordhalbkugel des Mondes herrscht derzeit Frühling. Die damit einhergehende Änderung der atmosphärischen Zirkulation bringt Methanwolken in die Äquatorregion, berichten die Forscher des Cassini-Teams im Fachblatt "Science".

"Es ist erstaunlich, vertraute Phänomene wie Regenschauer und jahreszeitliche Änderungen des Wetters auf einem fernen, eisigen Mond zu beobachten", erklärt Elizabeth Turtle vom Cassini-Imaging-Team. "Diese Beobachtungen helfen uns zu verstehen, wie Titan als System arbeitet - und damit auch ähnliche Prozesse auf unserem Planeten besser zu verstehen." Titan ist der einzige Mond im Sonnensystem mit einer dichten Atmosphäre - und der einzige Himmelskörper mit einem ähnlichen Flüssigkeitskreislauf wie auf der Erde. Allerdings übernimmt auf Titan aufgrund der niedrigen Temperaturen von im Mittel minus 180 Grad Celsius flüssiges Methan die Rolle von Wasser.

In den Polarregionen des Saturnmondes gibt es eine Vielzahl von Methanseen - und dort konnten die Forscher in den vergangenen Jahren auch schon Niederschläge beobachten. Die Äquatorregion dagegen ist trocken und überwiegend von ausgedehnten Dünenfeldern bedeckt. Allerdings zeigen die Bilder von Cassini und dem 2005 auf Titan niedergegangenen europäischen Lander Huygens auch ausgetrocknete Flussläufe in dieser Zone. Bislang war unklar, ob diese Flussläufe aus früheren, feuchteren Epochen des Saturnmondes stammen oder auch heute noch jahreszeitlich bedingt flüssiges Methan transportieren.

Die jetzt publizierten Beobachtungen sind ein erstes Indiz für die zweite Möglichkeit. Sie zeigen unter anderem ein 500.000 Quadratkilometer großes Gebiet am Rand eines großen Dünenfeldes, das sich nach dem Durchzug eines großen Wolkengebiets dunkel verfärbt. Die zunehmende Sonnenstrahlung auf der Nordhalbkugel Titans, wo derzeit Frühling herrscht, lässt mehr Wolken entstehen. Die jahreszeitliche Änderung der atmosphärischen Zirkulation führt diese Wolken dann in die Äquatorzone. Die Forscher rechnen damit, dass sich die Region heftiger Niederschläge bis zur Sommersonnenwende auf Titan zu höheren Breiten verlagert.

Saturnmond Titan: Gemisch aus Eis und Gestein

Bahnbewegung der Raumsonde Cassini erlaubt Rückschlüsse auf den ungewöhnlichen inneren Aufbau des Himmelskörpers

Pasadena (USA) - Der Saturnmond Titan besteht in seinem Inneren aus einem Gemisch aus Eis und Gestein. Das zeigt eine Analyse der Bahnbewegung der Raumsonde Cassini, die ein Team amerikanischer und italienischer Forscher im Fachblatt "Science" präsentiert. Titan unterscheidet sich damit deutlich sowohl von den erdähnlichen Planeten als auch von vielen großen Monden, die eine ausdifferenzierte innere Struktur mit einem festen Kern besitzen. Titan müsse demnach relativ langsam und ohne sich stark zu erhitzen entstanden sein, so die Wissenschaftler.

"Damit es nicht zu einer Trennung von Eis und Gestein kommt, darf das Eis nicht allzu sehr erwärmt werden", erläutert David Stevenson vom California Institute of Technology in Pasadena, einer der beteiligten Planetenforscher. "Das bedeutet, dass Titan für einen Mond relativ langsam entstanden sein muss, vielleicht innerhalb von einer Million Jahren, sehr früh in der Entstehungszeit des Sonnensystems."

Stevenson und seine Kollegen haben die Bahndaten der amerikanischen Raumsonde Cassini von vier engen Vorbeiflügen am Saturnmond Titan im Zeitraum 2006 bis 2008 genau analysiert. Die Bahn der Sonde wird dabei vom genauen Verlauf der Schwerkraft des Saturnmonds beeinflusst - und dieser hängt wiederum vom inneren Aufbau Titans ab. Messungen der Radiosignale der Sonde erlauben es, noch minimale Bahnänderungen von bis zu fünf Tausendsteln Millimeter pro Sekunde zu erfassen.

Die Messungen zeigen, dass lediglich die oberen 500 Kilometer frei von Gestein sind, darunter sind Eis und Gestein gemischt. Im Gegensatz dazu besitzt beispielsweise der größte Jupitermond Ganymed einen ausdifferenzierten festen Gesteinskern. Obwohl beide Monde also von vergleichbarer Größe sind, scheint ihre Entstehungsgeschichte ganz unterschiedlich verlaufen zu sein, betonen Stevenson und seine Kollegen.