Eine Illustration zeigt die Cassini-Raumsonde bei der Erforschung von Titan mit seinem Mutterplaneten Saturn im Hintergrund (Bildnachweis: NASA/Robert Lea)
Die NASA-Raumsonde Cassini-Huygens mag ihre 20-jährige Mission zur Erforschung der Saturnumgebung vor sieben Jahren dramatisch beendet haben, als sie in den Gasriesen stürzte, aber sie liefert immer noch wissenschaftliche Ergebnisse.
Anhand der von Cassini gesammelten Radardaten haben Astronomen der Cornell University neue Informationen über den flüssigen Ozean des größten Saturnmondes Titan gesammelt, der aus Kohlenwasserstoffen besteht, einer Klasse von organischen Chemikalien, die aus Kohlenstoff und Wasserstoff bestehen. Zu dieser Klasse gehören zum Beispiel Chemikalien wie Methan und Ethan.
Das Team konnte die Zusammensetzung und die „Rauheit“ des Titan-Meeres analysieren, das sich in der Nähe des Nordpols der Erde befindet. Die Forscher fanden ruhige Meere aus Methan mit einer leichten Gezeitenströmung. Dies ist nicht nur etwas, was frühere Untersuchungen von Titans Meeren nicht zeigen konnten, sondern legt auch den Grundstein für zukünftige Untersuchungen der Ozeanmonde des Sonnensystems.
Die Cassini-Daten, die für diese neuen Erkenntnisse verwendet wurden, wurden mit einem „ballistischen Radar“ gesammelt, bei dem die Raumsonde einen Radiostrahl auf Titan richtete, der dann zur Erde reflektiert wurde.
Dieser Effekt ist die Polarisierung der Oberflächenreflexion von Titan, die Ansichten aus zwei verschiedenen Perspektiven bietet. Ein herkömmliches Radar, das das an Cassini zurückreflektierte Signal sah, bot nur eine einzige Perspektive.
„Der Hauptunterschied besteht darin, dass die bistatische Information ein vollständigerer Datensatz ist und sowohl auf die Zusammensetzung der reflektierenden Oberfläche als auch auf ihre Rauheit anspricht“, sagte Valerio Poggiali, Mitglied des Teams und Forscher am Cornell Center for Astrophysics and Planetary Science (CCAPS), in einer Erklärung.
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Ein Diagramm, das das Innere des Saturnmondes Diagramm zeigt, einschließlich seines tiefen Ozeans. (Bildnachweis: A. D. Fortes/UCL/STFC)
Cassini startete am 15. Oktober 1997 und brauchte dann sieben Jahre für die Reise zum Saturnsystem. Die NASA ließ Cassini 2017 mit dem Saturn kollidieren, um zu verhindern, dass die Sonde letztlich in einen der 146 bekannten Monde des Gasriesen kracht.
Die von Poggiali und Kollegen verwendeten ballistischen Radardaten wurden von Cassini während vier Vorbeiflügen am 17. Mai, 18. Juni und 24. Oktober 2014 sowie erneut am 14. November 2016 gesammelt. Bei jedem dieser ballistischen Radardatensätze wurden die Oberflächenreflexionen bei der größten Annäherung an Titan und dann noch einmal bei der Entfernung vom Mond beobachtet.
Die Forscher untersuchten Beobachtungen von drei der polaren Meere des Titans: Kraken Mare, Ligeia Mare und Punga Mare. Sie fanden heraus, dass die Zusammensetzung der Oberflächenschichten der Kohlenwasserstoffmeere von der Lage und dem Breitengrad abhängt. Insbesondere das Material an der Oberfläche des südlichsten Teils von Kraken Mare reflektierte die Radarsignale am besten.
Titan, der größte Mond des Saturn, gesehen von der Raumsonde Cassini. (Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute)
Alle drei Meere des Titan schienen ruhig zu sein, als Cassini sie beobachtete, wobei die Raumsonde Wellen von etwa 3,3 Millimetern sah. Dort, wo die Kohlenwasserstoffmeere auf die Küste trafen, stieg die Wellenhöhe auf nur 5,2 Millimeter an, was auf schwache Gezeitenströmungen hindeutet.
„Wir haben auch Hinweise darauf, dass die Flüsse, die die Meere speisen, reines Methan sind, bis sie in die offenen, flüssigen Meere fließen, die eher ethanhaltig sind“, fügte Poggiali hinzu. „Es ist wie auf der Erde, wenn Süßwasserflüsse in das salzige Wasser der Ozeane fließen und sich mit diesem vermischen.“
Das Team sagte, dass diese Entdeckung mit meteorologischen Modellen des Saturnmondes übereinstimmt, die vorhersagen, dass der Regen, der auf Titan fällt, hauptsächlich aus Methan besteht, mit kleinen Mengen an Ethan und anderen Kohlenwasserstoffen.
Poggiali fügte hinzu, dass das Team weiterhin mit den Daten arbeitet, die Cassini während seiner 13-jährigen Erforschung des Titan erzeugt hat. „Es gibt eine Fülle von Daten, die noch darauf warten, vollständig analysiert zu werden, um weitere Entdeckungen zu machen“, schloss er. „Dies ist nur der erste Schritt.“
Die Forschungsergebnisse des Teams wurden am Dienstag (16. Juli) in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlicht.
