Bis vor kurzem war der Saturnmond Titan ein ständiger und gern gesehener Gast in den Wissenschaftsnachrichten. In letzter Zeit ist es jedoch etwas ruhiger um Saturns größten Trabanten geworden bis jetzt: Ein US-Astronomenteam hat neue Messungen angestellt und ist nun relativ sicher, dass auf Titans Kohlenwasserstoffseen und -meeren Eisschollen herumschwimmen. Das Besondere daran: Eigentlich dachte man, dass die gefrorenen Kohlenwasserstoffe schwerer sind als die flüssigen und daher sinken müssten. Doch genau das scheint nicht der Fall zu sein.
Neben der Erde ist der Titan der einzige Körper im Sonnensystem, der dauerhaft größere Ansammlungen von Flüssigkeiten beherbergt. Vor allem seine nördliche Halbkugel ist von einem dichten Netz aus großen Seen und Meeren durchzogen, während auf der Südhalbkugel nur hin und wieder ein solches Gewässer, wenn man es denn so nennen darf, zu sehen ist. Denn im Gegensatz zu den Seen der Erde bestehen die des Titans nicht aus Wasser, sondern aus flüssigen Kohlenwasserstoffen, insbesondere Methan und Ethan.
Zu verdanken haben Astronomen dieses Wissen vor allem der Raumsonde Cassini, die seit Juli 2004 das Saturnsystem umkreist, und dem daran angekoppelten Huygens, der 2005 auf dem Titan landete. Einige Daten, die Cassini lieferte, schienen jedoch nicht so recht zusammenzupassen. Vor allem das Reflexionsvermögen der Seen und Meere schwankte ungewöhnlich stark.
Treibende Eisschollen verändern die Oberfläche der Seen
Eine mögliche Erklärung dafür liefern nun die aktuellen Berechnungen des Teams um Jason Hofgartner von der Cornell-University in Ithaka: Sie zeigen, dass es auf den Seen möglicherweise schwimmende Eisschollen gibt. Bisher hatten Forscher dies für unmöglich gehalten, weil die festen Kohlenwasserstoffe deutlich dichter sind als die flüssigen und vorhandenes Methaneis daher auf den Grund der Seen sinken müsste. Tatsächlich aber gibt es offenbar bestimmte Bedingungen, unter denen die Schollen doch schwimmen können. Berücksichtigt man nämlich die Wechselwirkung zwischen den Seen und der Atmosphäre, zeigt sich, dass das Methan-Ethan-Eis mit hoher Wahrscheinlichkeit mindestens fünf Prozent Gas in Form von eingeschlossenen Bläschen enthält, berichtet das Team. Dadurch sinkt die Dichte des Eises, so dass es auf der Oberfläche treibt.
Diese speziellen Bedingungen kommen vor allem im gerade zu Ende gegangenen Titanwinter vor: Die Temperatur muss knapp unter dem Gefrierpunkt von Methan bei minus 182 Grad Celsius liegen. Fällt sie tiefer, verändert sich der Gasanteil sowohl im Eis als auch in der Flüssigkeit des Sees und das Eis sinkt. Steigt sie dagegen bis fast auf den Gefrierpunkt, setzt sich ein Teil des Eises auf der Oberfläche als dünne Kruste ab, während größere Eisblöcke auf den Grund sinken. Wird es noch wärmer, schmilzt das Eis nach und nach vollständig ab.
Hoffnung auf Bestätigung in der warmen Jahreszeit
Genau diese Veränderung hoffen die Wissenschaftler auf den Cassini-Radaraufnahmen der nächsten Jahre sehen zu können. Denn flüssige Oberflächen erscheinen sehr dunkel, während treibendes Eis das Reflexionsvermögen erhöht und die Bilder heller werden lässt. Der Frühling auf der Nordhalbkugel von Titan hat 2009 begonnen und wird etwa bis 2016 dauern ausreichend Zeit also für neue Messungen.
Die Wissenschaftler haben sich übrigens auch Gedanken darüber gemacht, wie das Eis auf den Titan-Seen aussehen könnte. Sie vermuten, dass es grundsätzlich ähnlich farblos ist wie das Wassereis auf der Erde. Ein leichter rötlich-brauner Einschlag sei jedoch möglich, da auch die Atmosphäre diese Farbe habe, erläutern sie. Das Eis und seine Grenzfläche zu den flüssigen Kohlenwasserstoffen gilt auch in anderer Hinsicht als besonders interessant: Dort könnte es ungewöhnliche chemische Reaktionen geben, die zur Bildung von komplexen organischen Verbindungen führen und damit möglicherweise eine Grundlage für exotische Lebensformen sind.
Mitteilung der NASA © wissenschaft.de Ilka Lehnen-Beyel
