März 2, 2024

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Das Rätsel um die „magischen Inseln“ auf dem Saturnmond Titan könnte gelöst werden

Das Rätsel um die „magischen Inseln“ auf dem Saturnmond Titan könnte gelöst werden

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Verschwindende „magische Inseln“ auf Titan, dem größten Saturnmond, haben Wissenschaftler fasziniert, seit die Cassini-Mission der NASA sie vor einem Jahrzehnt im Vorbeiflug entdeckte. Nun glauben Forscher, die Geheimnisse dieses Phänomens gelüftet zu haben.

Die Merkmale galten ursprünglich als vergänglich Hergestellt aus sprudelnden GasblasenAber Astronomen gehen jetzt davon aus, dass es sich um wabenartige Gletscher aus organischem Material handeln könnte, die auf die Mondoberfläche fallen.

Wissenschaftler betrachten Titan als einen der faszinierendsten Monde unseres Sonnensystems, da er einige Ähnlichkeiten mit der Erde aufweist. Allerdings bietet es in vielerlei Hinsicht auch ein seltsames und rätselhaftes Schauspiel.

Titan ist größer als unser Mond und der Planet Merkur und der einzige Mond in unserem Sonnensystem mit einer dichten Atmosphäre. Die Atmosphäre besteht größtenteils aus Stickstoff mit etwas Methan, was Titan sein geheimnisvolles orangefarbenes Aussehen verleiht. Der atmosphärische Druck auf Titan ist etwa 60 % höher als der atmosphärische Druck auf der Erde, so dass er denselben Druck ausübt, den Menschen spüren, wenn sie 50 Fuß (15 Meter) unter der Meeresoberfläche schwimmen NASA.

Titan ist auch die einzige andere Welt in unserem Sonnensystem, die erdähnliche flüssige Körper auf ihrer Oberfläche hat, aber ihre Flüsse, Seen und Meere bestehen aus flüssigem Ethan und Methan, die Wolken bilden und das flüssige Gas vom Himmel regnen lassen . .

Die Der Orbiter der Cassini-Mission, der die Huygens-Sonde trug der 2005 auf Titan landete, führte zwischen 2004 und 2017 mehr als 100 Vorbeiflüge am Titan durch und enthüllte dabei viel von dem, was Wissenschaftler heute über den Mond wissen.

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Zu den rätselhaftesten Aspekten von Titan gehören seine magischen Inseln, die Wissenschaftler als sich bewegende helle Flecken auf der Oberfläche des Titan-Meeres beobachtet haben, die einige Stunden, mehrere Wochen oder länger bestehen können. Cassinis Radarbilder erfassten unerklärliche helle Bereiche in Ligia Mare, dem zweitgrößten flüssigen Körper auf der Titanoberfläche. Das Meer ist 50 % größer als der Lake Superior und besteht aus flüssigem Methan, Ethan und Stickstoff.

Astronomen glauben, dass diese Bereiche Dabei kann es sich um klumpige Blasen aus Stickstoffgas, tatsächliche Inseln aus schwimmenden Feststoffen oder um Wellen handeln (obwohl die Wellen nur wenige Millimeter hoch sind).

NASA/JPL-Caltech

Eine künstlerische Illustration, die einen See am Nordpol des Saturnmondes Titan zeigt, einschließlich der von Cassini beobachteten erhöhten Felsvorsprünge.

Der Planetenforscher Xinting Yu, Assistenzprofessor an der University of Texas in San Antonio, konzentrierte sich auf die Analyse der Verbindungen zwischen der Atmosphäre des Titanen und flüssigen Körpern und Festkörpern, die wie Schnee fallen, um herauszufinden, ob sie mit den magischen Inseln in Verbindung stehen.

„Ich wollte untersuchen, ob magische Inseln tatsächlich organische Materialien sein könnten, die auf der Oberfläche schwimmen, wie Bimsstein, der hier auf der Erde auf dem Wasser schwimmen könnte, bevor er im Ozean versinkt“, sagte Yu, Hauptautor einer am 4. Januar in veröffentlichten Studie Tagebuch. das Ende“. Geophysikalische Forschungsbriefe.

Wissenschaftler wollen so viele Informationen wie möglich über Titan verstehen, bevor sie eine spezielle Mission zum Mond schicken. Die vom Johns Hopkins Applied Physics Laboratory in Zusammenarbeit mit der NASA geleitete Dragonfly-Mission soll 2028 starten und in den 2030er Jahren auf Titan eintreffen.

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In der oberen Atmosphäre von Titan gibt es eine Vielzahl organischer Moleküle, darunter Nitrile, Kohlenwasserstoffe und Benzol. Die Oberflächentemperatur ist mit -290 °F (-179 °C) so kalt, dass Flüsse und Seen durch flüssiges Methan geformt wurden – auf die Art und Weise, wie Vulkangestein und Lava dazu beitrugen, Wahrzeichen und Kanäle auf der Erde zu bilden.

Organische Moleküle in der Atmosphäre von Titan verbinden sich zu Klumpen, bevor sie gefrieren und auf die Mondoberfläche fallen. Überall auf Titan wurden dunkle Ebenen und Dünen aus organischem Material beobachtet, und Wissenschaftler gehen davon aus, dass diese Strukturen größtenteils durch Titans „Schnee“ entstanden sind.

Aber was passiert, wenn Kohlenwasserstoffschnee fällt? Auf den unheimlich glatten Oberflächen von Titans Seen und Flüssen aus Flüssiggas? Yu und ihre Kollegen untersuchten verschiedene mögliche Szenarien.

Yus Team stellte fest, dass feste organische Materialien, die aus der oberen Atmosphäre fallen, nicht schmelzen würden, wenn sie auf den flüssigen Körpern von Titan landen, da sie bereits mit organischen Molekülen gesättigt sind.

NASA/JPL-Caltech/Stéphane Le Moelec/Virginia Pasek

Infrarotbilder, die von einem Instrument der Raumsonde Cassini aufgenommen wurden, bieten den klarsten Blick auf Titan unter seinem dichten Dunst.

„Damit wir die magischen Inseln sehen können, können sie nicht eine Sekunde lang schweben und dann sinken“, sagte Yu. „Sie müssen eine Weile schweben, aber auch nicht für immer.“

Flüssiges Ethan und Methan haben jedoch eine niedrige Oberflächenspannung, was bedeutet, dass Feststoffe nur schwer darauf schwimmen können.

Yus Team simulierte verschiedene Modelle und stellte fest, dass ein gefrorener Feststoff nur dann schwimmen würde, wenn er porös wäre, etwa eine Wabe oder ein Schweizer Käse. Kleine Partikel werden wahrscheinlich auch nicht von alleine schwimmen, es sei denn, sie sind groß genug.

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Die Analyse des Teams führte zu einem Szenario, in dem gefrorene feste Kohlenwasserstoffe in Küstennähe zusammenklumpen, dann abbrechen und wie Gletscher an Land an die Oberfläche schwimmen. Flüssiges Methan dringt langsam in die gefrorenen Massen ein und lässt sie schließlich aus dem Blickfeld verschwinden.

Darüber hinaus könnte das Vorhandensein einer möglicherweise dünnen Schicht gefrorener Feststoffe in den Meeren und Seen des Titans erklären, warum die flüssigen Körper des Mondes so glatt sind, so die Forscher.

Es wird erwartet, dass die Raumsonde Dragonfly im nächsten Jahrzehnt hauptsächlich die Ebenen organischer Materie in der Äquatorregion des Titans und nicht seine flüssigen Körper untersuchen wird.

Der Lander wird auf der Titanoberfläche gefundene Materialien beproben, die Bewohnbarkeit seiner einzigartigen Umgebungen untersuchen und die auf dem Mond ablaufenden chemischen Prozesse bestimmen.

Auf Titan finden sich auch organische Chemikalien, die für das Leben auf der Erde unerlässlich sind, etwa Stickstoff, Sauerstoff und andere kohlenstoffbasierte Moleküle. Unter Titans dicker Eiskruste liegt ein innerer Ozean aus salzigem Wasser, nicht unähnlich anderen interessanten Monden der Ozeanwelt, die den Saturn umkreisen, wie Enceladus oder Jupiters Mond Europa, die zu den besten Orten gehören, um nach Leben außerhalb der Erde zu suchen.

Titan mag unwirtlich erscheinen, aber die Bedingungen dort könnten lebensfördernd sein, basierend auf unterschiedlicher Chemie und Formen, und zwar auf eine Art und Weise, die über unser derzeitiges Verständnis hinausgeht, heißt es NASA.