Ethanwolke auf Titan entdeckt

Bei der Vorbereitung auf Cassinis Besuch beim Saturnmond Titan erwarteten die Forscher, dass der Ort voller Ethan ist – ein Nebenprodukt des Methanabbaus. Es ist möglich, dass diese Wolke im Sommer Ethan regnet und im Winter um den Pol kondensiert und sich als Eis ansammelt.

Das visuelle und Infrarot-Kartierungsspektrometer (VIMS) von Cassini hat eine scheinbar massive Ethanwolke um den Nordpol des Titanen entdeckt. Die Wolke könnte Ethanschneeflocken in Methanseen unten schneien.

Die Wolke könnte der Anhaltspunkt für die Lösung eines Rätsels sein, das Wissenschaftler verwirrt hat, die bisher kaum Hinweise auf einen Schleier aus Ethanwolken und Oberflächenflüssigkeiten gesehen haben, der ursprünglich als groß genug angesehen wurde, um die gesamte Oberfläche von Titan mit einem 300 Meter tiefen Ozean zu bedecken .

Bevor die Cassini-Huygens-Mission 2004 begann, Titan zu besuchen, "erwarteten wir viel Ethan – riesige Ethanwolken in allen Breiten und ausgedehnten Meeren auf der Oberfläche des riesigen Saturnmondes Titan", sagte Caitlin Griffith, Planetologin an der Universität von Arizona.

Dies liegt daran, dass ultraviolettes Sonnenlicht Methan in der meist stickstoffhaltigen Atmosphäre von Titan irreversibel abbaut. Ethan ist bei weitem das reichlichste Nebenprodukt, wenn Methan abgebaut wird. Wenn Methan während des gesamten 4,5-Milliarden-Jahres-Lebens von Titan ein Bestandteil der Atmosphäre gewesen wäre – und es gab keinen Grund zu der Annahme, dass dies nicht der Fall war -, wäre der große Mond voller Ethanmeere, vermuteten Wissenschaftler.

Das Cassini-Radar der NASA hat am 22. Juli bei einem Vorbeiflug Seen in den nördlichen arktischen Breiten von Titan gefunden. "Wir wissen jetzt, dass die Oberfläche von Titan weitgehend frei von Seen und Ozeanen ist", sagte Griffith. Sie ist Mitglied des in UA ansässigen Cassini VIMS-Teams unter der Leitung von Professor Robert Brown vom UA Lunar and Planetary Lab.

Das fehlende Ethan ist umso mysteriöser, als Cassini-Bilder darauf hindeuten, dass andere weniger häufig vorkommende feste Niederschläge aus den photochemischen Reaktionen in der Titanatmosphäre Dünen gebildet und Krater auf seiner Oberfläche bedeckt haben, sagte Griffith.

VIMS entdeckte erstmals die riesige polare Ethanwolke von Titan, als es im Dezember 2004, August 2005 und September 2005 die hohen nördlichen Breiten von Titan auf Cassini-Vorbeiflügen untersuchte.

VIMS erkannte die Zirruswolke als helles Band in Höhen zwischen 30 km und 60 km am Rande des Polarkreises von Titan zwischen 51 und 69 Grad nördlicher Breite. VIMS sah nur einen Teil der Wolke, da der größte Teil der nördlichen Polarregion im Schatten des Winters liegt und erst 2010 vollständig beleuchtet sein wird, bemerkte Griffith.

"Unsere Beobachtungen implizieren, dass Oberflächenablagerungen von Ethan spezifisch an den Polen gefunden werden sollten, anstatt wie zuvor angenommen global über die Titanscheibe verteilt zu sein", sagte Griffith. "Das könnte teilweise den Mangel an flüssigen Ethan-Ozeanen und -Wolken in den mittleren und unteren Breiten von Titan erklären."

„Wir glauben, dass Ethan gerade regnet oder, wenn die Temperaturen kühl genug sind, am Nordpol schneit. Wenn die Jahreszeiten wechseln, erwarten wir, dass Ethan im Winter am Südpol kondensiert “, sagte Griffith. Wenn die polaren Bedingungen so kühl sind, wie es die Vorhersagen sagen, könnte sich Ethan als polares Eis ansammeln.

Ethan löst sich in Methan auf, von dem Wissenschaftler vorhersagen, dass es während des kühlen Winters aus der Atmosphäre am Nordpol regnet. "Während der polaren Winter erwarten wir, dass das Tiefland Methanseen beherbergt, die reich an Ethan sind", bemerkte Griffith. "Vielleicht sind dies die Seen, die Cassini kürzlich abgebildet hat."

Wenn Ethan während der gesamten Lebensdauer von Titan mit der heutigen Geschwindigkeit hergestellt worden wäre, wären insgesamt zwei Kilometer Ethan über den Polen ausgefällt. Aber das scheint unwahrscheinlich, sagte Griffith.

Wissenschaftler haben keine direkten Beweise für Polkappen aus Ethaneis. Der Nordpol von Titan befindet sich in der Dunkelheit des Winters, und Cassini-Kameras müssen ihn noch im reflektierten Licht sehen. Cassini-Kameras haben den Südpol von Titan abgebildet. "Die in diesen Bildern gezeigte Morphologie deutet nicht auf eine zwei Kilometer lange polare Eiskappe hin, aber die Bilder zeigen Strömungsmerkmale", sagte Griffith.

"Wir werden in den kommenden Monaten mehr Polarpässe machen", fügte sie hinzu. "Bis Ende nächsten Jahres wird Cassini das erste polare Temperaturprofil von Titan aufgezeichnet haben, das uns zeigen wird, wie kalt die Bedingungen am Pol sind."

Griffith ist Erstautor des Artikels „Evidence for a Polar Ethane Cloud on Titan“, der in der aktuellen Ausgabe von Science (15. September) veröffentlicht wurde. Paulo Pinteado und der VIMS-Teamleiter Robert Brown von der UA sowie Forscher aus Frankreich, dem Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Kalifornien, dem US Geological Survey, der Cornell University, dem NASA Ames Research Center, Portugal und Deutschland sind Co-Autoren.

Griffith, Pinteado und Robert Kursinski von UA ​​haben bereits früher an Studien über die tausend Meilen langen Methanwolken zusammengearbeitet, die Titan in südlichen Breiten umgeben. Sie folgerten aus der Analyse von VIMS-Bildern, dass diese stark lokalisierten, konvektiven Wolken, die aus Methan bestehen, aus der Sommererwärmung resultieren, ähnlich wie sich Gewitter auf der Erde bilden.

Das VIMS-Instrument ist ein Bildgebungsspektrometer, das einen speziellen Datensatz erzeugt, der als Bildwürfel bezeichnet wird. Es wird gleichzeitig ein Bild eines Objekts in vielen Farben aufgenommen. Eine gewöhnliche Videokamera nimmt Bilder in drei Grundfarben (Rot, Grün und Blau) auf und kombiniert sie, um Bilder zu erzeugen, die vom menschlichen Auge gesehen werden. Das VIMS-Instrument nimmt Bilder in 352 verschiedenen Wellenlängen oder Farben auf, die einen Bereich von Farben umfassen, der weit über die für Menschen sichtbaren hinausgeht. Alle Materialien reflektieren das Licht auf einzigartige Weise. So können Moleküle eines Elements oder einer Verbindung anhand der Wellenlängen identifiziert werden, die sie reflektieren oder absorbieren, ihrer „Signatur“ -Spektren.

Die Mission Cassini-Huygens ist ein Kooperationsprojekt der NASA, der Europäischen Weltraumorganisation und der italienischen Weltraumorganisation. Das Jet Propulsion Laboratory, eine Abteilung des California Institute of Technology in Pasadena, Kalifornien, verwaltet die Mission für das Science Mission Directorate der NASA in Washington, DC. Der Cassini-Orbiter und seine beiden Bordkameras wurden bei JPL entworfen, entwickelt und montiert. Das Team für visuelle und Infrarot-Kartierungsspektrometer arbeitet an der Universität von Arizona in Tucson.

Originalquelle: Pressemitteilung der Universität von Arizona

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