Laborexperimente könnten Titans „magische Inseln“ erklären

Pasadena (USA) – Seit Jahren stellen vermeintliche Inseln, die in den Seen und Meeren aus flüssigen Kohlenwasserstoffen auf dem Saturnmond Titan auftauchen und ebenso wieder verschwinden, unter Wissenschaftlern vor ein Rätsel. Laborexperimente, die die „Titangewässer“ simulieren, könnten diese als „magische Inseln“ bezeichneten Strukturen nun erklären.

Wie die Forscher um Michael Malaska und Jason Hofgartner vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA aktuell im Fachjournal „Icarus“ (DOI: 10.1016/j.icarus.2017.01.033) berichten, zeigen ihre Experimente, dass innerhalb der Titan-Seen von Zeit zu Zeit große Mengen an Stickstoff als Blasen aufsteigen könnten und auf diese Weise entweder selbst die „magischen Inseln“ bilden oder aber Kohlenwasserstoff-Eisschollen an die Obrfläche sprudeln, die dann auf den Aufnahmen der Cassini-Sonde (s.Abb.) als „Inseln“ erscheinen.

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In ihren Experimenten haben die Forscher die eisigen Bedingungen an der Titan-Oberfläche simuliert und dabei festgestellt, dass bedeutende Mengen Stickstoff in dem extrem kalten flüssigen Methan gelöst werden, wie es auch vom Titan-Himmel herabregnet, Flüsse, Seen und Meere füllt.

Dabei zeigt sich aber auch, dass schon leichte Veränderungen der Temperaturen, des Luftdrucks und deren Zusammensetzung dazu führen können, dass sich der Stickstoff sehr schnell von der Lösung aus flüssigem Ethan und Methan trennen und dann ähnlich sprudelnd wie Mineralwasser in einer Flasche an die Oberfläche treten kann.

Gerade die von Cassini nachgewiesenen unterschiede im Gehalt der Titan-Seen an Ethan und Methan kann demnach zum Ausbruch der Stickstoffsprudel führen: „Unsere Experimente zeigen, dass dort, wo sich methanreiche und ethanreiche Flüssigkeiten vermischen – das passiert etwa unter starkem Regen oder am Zusammenfluss methanreicher Flüsse in ethanreiche Seen – sich der Stickstoff sehr viel leichter von dieser Lösung trennt“, erläutert Malaska und führt weiter aus: „Das Ergebnis sind Blasen. Viele Blasen.“ Zur sogenannten Entmischung von Stickstoff komme es aber auch, wenn sich Methanseen während der Jahreszeitenwechsel erwärmen

Die JPL-Forscher selbst zeigen sich vor diesem Hintergrund auch zuversichtlich, dass sie damit auch das Rätsel der „magischen Inselns“ gelöst haben könnten: Zum einen könnten die Erscheinungen auf den Cassini-Aufahmen selbst Flächen aussprudelnden Stickstoff darstellen. Zum anderen könnten die Ausgasungen aber auch dazu führen, dass auf den Grund der Seen abgesunkene Ethan-Eisschollen (im Gegensatz zu Wasser ist Ethan-Eis schwerer als seine flüssige Form und sinkt entsprechend zu Boden) für die Dauer der Ausgasungen regelrecht an die Oberfläche gesprudelt werden oder das Eis selbst den Stickstoff abgibt.


Radaraufnahmen der Cassini-Sonde zeigen auftauschende und wieder verschwindende, sogenannte „magischen Inseln“ im Ligeia Mare auf dem Saturnmond Titan.

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Copyright: NASA/JPL-Caltech/ASI/Cornell

Damit Stickstoff aber aus den Titan-Seen aussprudeln kann, muss es zunächst einmal in diese hineingelangen: „Tatsächlich hat es den Anschein, als würden die Titan-Seen und Meere den Stickstoff ein- und ausatmen“, so Malaska. „Immer dann, wenn sie sich abkühlen, absorbieren sie deutlich mehr des Gases – atmen es also regelrecht ein. Immer dann, wenn sie sich erwärmen reduziert sich die Kapazität der Flüssigkeit und das Gas wird wieder ‚ausgeatmet‘.“

Tatsächlich kann ein vergleichbarer Prozess auch auf der Erde beobachtet werden, wenn unsere Wasserozeane Kohlendioxid absorbieren.

Weitere Aufschlüsse erhoffen sich Wissenschaftler von dem am 22. April 2017 bevorstehenden nächsten und zugleich letzten Vorbeiflug der Cassini-Sonde an Titan. Dann soll das Bordradar die nördlichen Seen ein letztes Mal erkunden und dabei auch – so dann vorhanden – die „magischen Inseln“ direkt ins Visier nehmen: Anhand von Helligkeitsunterschieden können die Forscher dann vielleicht bestimmen, ob diese Inseln aus Blasen, Wellen oder schwimmendem festen Material bestehen.

Am 15. September 2017 wird die Sonde dann gezielt in die Atmosphäre des Saturn gelenkt und darin verglühen – unter anderem auch, um einen Absturz der möglicherweise noch mit irdischen Keimen kontaminierten Sonde auf einem der potentiell lebensfreundlichen Saturnmonde zu verhindern, zu denen auch Titan zählt.

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