Saturnmond Titan

Die lokale Gezeitenwirkung auf die Atmosphäre des Titans könnte man im Modell durch eine lokal reduzierte Schwerkraft simulieren.

Hallo Daniel,

also das musst du mir mal ein wenig genauer erklären, wie du dir das mit der modellhaft reduzierten Schwerkraft gedacht hast.

Aber interessant und faszinierend finde ich den Gedanken an starke gezeiteninduzierte atmosphärische Wechselwirkungen auch! Dass es auf Titan wie auf der Erde Hoch- und Tiefdruckgebiete gibt und Oberflächenunebenheiten machen die Existenz von Schwerewellen jedenfalls plausibel. Wie auf der Erde dürften diese Schwerewellen durch die Gezeiten beeinflusst, i.e. moduliert werden. Dieser Effekt dürfte im Fall von Titan wesentlich stärker ausfallen (mehr Anschauungsobjekte haben wir im Sonnensystem ja nicht...). Titans obere Atmosphäre dürfte also ordentlich unruhig sein. Schließlich stellen diese Schwerewellen einen wichtigen Dissipationsmechanismus der zugfügten Energie dar. Ist die Amplitude der Schwerewellen in Titans Atmosphäre eventuell höher als bei der Erdatmosphäre?

Andererseits bekommt Titan viel weniger Energie pro Fläche von der Sonne ab als die Erde. Der Gezeiteneffekt dürfte auf Titan also im Verhältnis zu den täglichen thermischen Effekten wesentlich stärker sein. Oder?

Hallo Timo,

wusste ich doch, dass du dich meldest .
Vielleicht habe ich den Begriff "gravity wave activity" falsch verstanden. Ich habe ihn als Wirkung Saturns auf die Atmosphäre gedeutet.

Eine schöne Beschreibung der Schwerewellen auf der Erde habe ich hier gefunden (ab "Atmosphärische Wellen"):
http://www.mps.mpg.de/dokumente/publikationen/pa/pa_9901_troposphaere.pdf

Dort ist auch von Gezeitenwellen die Rede, die hier aber nichts mit den Gezeitenkräften zu tun haben, sondern mit der lokalen Erwärmung durch die Sonne.

Welcher Zusammenhang zwischen den (angenommenen) Schwerewellen auf Titan und der Gezeitenwirkung des Saturn besteht, ist mir nicht klar. Ich kann mir aber vorstellen, dass es irgendeine Form der Interferenz geben könnte, da die Atmosphäre auf Titan periodischen Druckschwankungen durch die Gezeiten unterworfen sein dürfte. Allerdings wäre die Grundschwingung dieser "echten" Gezeitenwelle (kann man vielleicht auch Schwerewellen nennen) sehr lang: gute 7,5 Tage (Titans Rotationsperiode durch 2). Die Schwingungsperiode von "normalen" Schwerewellen dürfte auch auf Titan einige Stunden nicht übersteigen. Eine interferenzartige Wechselwirkung zwischen beiden dürfte also nicht so gut funktionieren.

Auf der Erde sieht das schon anders aus. Hier können die Schwerewellen mit den "falschen" Gezeitenwellen, also denen die durch den Tag-Nacht-Zyklus ausgelöst werden, wohl besser interferieren, da die Obertöne der Grundschwingung ähnliche Schwingungsperioden erreichen (Siehe Link).

Vielleicht spielt Interferenz aber auch gar keine Rolle. Das war jetzt reine Spekulation von mir. 
 
P.S. Haben wir eigentlich keinen Meteorologen im Forum?

Wie aus Cassini-Daten hervorgeht, gibt es auf Titan Wolken in der südlichen Hemisphäre welche sich sehr langsam bewegen. So zeigen Aufnahmen welche zwischen 2004 und 2007 aufgenommen wurden nur merkliche Veränderungen bzw. Wolkenzug wie auch nachfolgende NASA-Bilder zeigen:



Mehr darüber auf dem NASA-Link: http://www.nasa.gov/mission_pages/cassini/multimedia/pia12005.html

Eine schon ein paar Wochen alte, aber immer noch aktuelle Zusammenfassung zur Atmosphärenforschung auf Titan gibt es hier.

Grundfragen sind noch immer, warum die Titanatmosphäre so an Kohlenwasserstoffen (wie Methan) gesättigt ist und warum er trotz fehlenden globalen Magnetfelds überhaupt eine so dichte Atmosphäre besitzt. Die Erde scheint da (vielleicht) ein eher schlechtes Vorbild zu sein:

Auf der Erde lebten bis vor 2,4 Mrd. Jahren ausschließlich primitive Mikroorganismen, die große Mengen Methan in die junge Atmosphäre abgaben.

Das scheint zum Teil das Saturnmagnetfeld zu besorgen.

Denn etwa 95% der Zeit eines Orbits befindet er sich im direkten Einflussbereich der Magnetosphäre seines Mutterplaneten; einer Region aus ionisiertem Gas, oder Plasma, welches den Planeten umgibt, und dessen scharfe äußere Begrenzung Magnetopause genannt wird.

Zuletzt spielt die Frage eine Rolle, was eigentlich unter der Kruste des Mondes vor sich geht - und ob von da die Atmosphäre stetig gespeist wird.

Überhaupt weiß man noch immer ausnehmend wenig von den Vorgängen, die sich dicht unter der krustigen -178°C (95 K) kalten Mondoberfläche abspielen. Und solange dem so ist, hat auch die Diskussionsgrundlage eines unterirdischen Ozeans auf Titan - der sich aus Messungen der Spin-Rate des Mondes ableiten ließe - durchaus noch seine Daseinsberechtigung, so ungewöhnlich sich diese Idee zum jetzigen Zeitpunkt vielleicht auch ausnehmen mag.

Viele offene Fragen also. Es bleibt spannend um Titan, den Cassini ja glücklicherweise recht oft besucht.

Titans Dünen.

Eine Radaraufnahme von Cassini zeigt Dünen aus organischem Material zwischen dünenfreien höheren Regionen:

_{Bild: NASA/JPL}

Das Bild zeigt 636 x 225km direkt am Äquator aus 965km Höhe vom 21. Mai 2009. Norden ist rechts.

Meine Frage: Wie muss man sich die Oberflächenbeschaffenheit auf Titan jetzt vorstellen? Hier wird von Dünen und sandkornartigen (organischen) Partikeln gesprochen. Für mich impliziert das wirklich das Bild von Sand und festen Teilchen. Bisher bin ich immer davon ausgegangen, dass die Oberfläche von zähem Schlamm/Schlick bedeckt wäre, aber evtl. bin da von einem Roman aus der Jugend geprägt ...

Moin,

hier ein Bericht über Wolkenbildungen über dem Saturnmond *Titan* aus *Bild der Wissenschaft*, welcher sich auf das Orginal von Emily Schaller (Universität von Arizona, Tucson) et al.: Nature, Bd. 460, S. 873 bezieht.

Mit riesigen Teleskopen haben US-Forscher erstmals die Bildung eines Sturms auf dem Saturnmond Titan beobachtet: Sie konnten mitverfolgen, wie sich die Wolken über den Himmelskörper ausbreiteten. Damit haben sie nun endlich eine Erklärung für die schon im Winter 2004 entdeckten Fluss- und Kanalsysteme, die die Oberfläche des Saturnmondes durchziehen. Diese erinnern an Formationen auf der Erde, blieben den Forschern aber ein Rätsel, da sie in der äquatorialen Region des Mondes liegen, wo sich keine Spuren von Wolkenbildung fanden. Die neuen Bilder legen die Hypothese nahe, dass Wolken woanders gebildet und über riesige Distanzen zum Äquator transportiert werden.

Mehr dazu >>>

Jerry

Moin,


Bild:  Emily Schaller et al./Gemini Observatory

Hier die zeitliche Reihenfolge.

Jerry

Meine Frage: Wie muss man sich die Oberflächenbeschaffenheit auf Titan jetzt vorstellen? Hier wird von Dünen und sandkornartigen (organischen) Partikeln gesprochen. Für mich impliziert das wirklich das Bild von Sand und festen Teilchen. Bisher bin ich immer davon ausgegangen, dass die Oberfläche von zähem Schlamm/Schlick bedeckt wäre, aber evtl. bin da von einem Roman aus der Jugend geprägt ...

Das hängt ganz davon ab, wie stark die lokalen Niederschläge sind. In etwa dürfte der Kohlenwasserstoffkreislauf so funktionieren wie die Interaktion von Grund- und Oberflächen (Seen, Flüssen) und atmosphärischem Wasser auf der Erde. Und genauso wie hier gilt: Wenn es lange nicht regnet (ob nun Ethan oder Wasser), versickert das Fluid.

Schlamm, Sümpfe etc. kann es nur geben, wenn es a) oft genug regnet oder b) der Untergrund irgendwie versiegelt ist und das Fluid nicht abfließen kann.

Für mich spricht also nichts dagegen, warum es nicht auch trockene Dünenfelder geben kann.

Danke Karl,

hatte mich schon gewundert, warum sich damals niemand  geäußert hatte .

Hallo,

http://www.astronews.com/news/artikel/2009/08/0908-023.shtml

Kurzfassung: Der von Cassini fotografierte See "Ontario Lacus" hatte zum Zeitpunkt der Aufnahme keinerlei Wellen. Der war glatt wie'n Babypopo! Das gibt den Forschern Rätsel auf...

Mir auch!     

Moin,


The mosaic includes Cassini SAR, ISS, and VIS images (NASA/JPL/Caltech/University of Arizona/Cassini Imaging Team).

In den nördlichen Regionen des Saturnmondes *Titan* (oben) gibt es mehr Methan-Seen (blau hervorgehoben) als in den südlichen Bereichen. Der Anteil der mit Methan gefüllte Seen auf der Nordhalbkugel liegt bei 10 %, auf der Südhalbkugel bei nur 0,4 % der Fläche.

Eine mögliche Erklärung sehen die Forscher in der elliptischen Bahn des Saturn um die Sonne. Während seines Südsommers ist *Titan* der Sonne daher deutlich näher als während seines Nordsommers. Die sich daraus ergebenen Unterschiede in der Intensität der Sonneneinstrahlung und damit der Verdunstung lassen über die Zeit sogar sehr tiefe Seen austrocknen.

Mehr Informationen >>> Titan's Lakes

Jerry


am 11.12.2009

Guten Morgen,

das hat mich jetzt interessiert. In den verschiedenen Quellen zu der Meldung wird angegeben, dass zwischen Apo- und Perizentrum des Saturns 12% Unterschied bestehen, was mich bzgl. der Größenordnung doch überrascht hat.
Welcher Unterschied aus der "eingebrachten Strahlungsleistung" ergibt sich dadurch?

Aus 12% ergibt sich:
[tex]r_{_p}=0,88r_{_a}[/tex]

Da "ankommende" Leistung und Intensität flächen- und abstandsabhängig sind, ergibt sich:
im Apozentrum: [tex]A_{_a}\sim r_{_a}^{^2}[/tex]    
im Perizentrum: [tex]A_{_p}\sim r_{_p}^{^2}=(0.88r_{_a})^{^2}=0.88^{_2}A_{_a}=0.7744A_{_a}[/tex]

Aus den 12% Abstandsdifferenz werden 22,56% Flächendifferenz und damit eine ebenso starke Änderung der Strahlungsleistung pro Quadratmeter.

Gleichzeitig denke ich, dass nicht die Sonne alleine bei diesen Einflüssen auf Titan eine Rolle spielt, sondern auch die große Scheibe das Saturns am Titanhimmel selbst. Titan bekommt auch Wärme von Saturn, welcher ebenfalls durch die Sonne erwärmt wird. Die Variabilität des Sonnenabstands wirkt quasi "doppelt", einmal direkt Sonne-->Titan und einmal indirekt Sonne --> Saturn --> Titan.

Die Kette Sonne-Saturn-Titan hätte aber eine gewisse Zeitverzögerung gegenüber der direkten Kette Sonne-Titan bzw. Trägheit, da Saturn eine gewaltige Wärmekapazität besitzt und damit träge reagiert. Das hätte dann eigentlich einen gewissen dämpfenden, ausgleichenden Effekt auf die (sonnengesteuerten) Jahreszeiten des Titan.

Im Augenblick lebt die Diskussion über mögliche lebensfreundliche Bedingungen auf dem Saturnmond Titan wieder auf. Lars hat im Portal dazu eine Meldung geschrieben.

http://www.raumfahrer.net/news/astronomie/01122009102003.shtml

Leben auf Titan, eine gewaagte aber unglaublich spannende Thematik.
Ich kann mir zwar nicht wirklich vorstellen wie die Biochemie eines wasserstoffatmenden Lebewesens aussieht, dessen Lösungsmittel Methan statt Wasser ist (zumal Methan aufgrund der fehlenden Dipolarität ein hundsmiserables Lösungsmittel ist), aber mein rein rubjektiver eindruck, wenn man Titan optisch sieht ist der eines belebten Planeten, des Athmosphäre in ihrer chemischen Bundheit vom einheimischen Leben mitgestalltet wird (Gaia-Hypothese), derart, dass man es der Erde auch ansieht.

Mars beispielsweise sieht tot aus. Wenn dort aktuell Leben existiert, dann lediglich in Nischen, die nicht aussreichen, die Umgebung auf planetarem Maßstab den eigenen Bedinungen anzupassen, zu optimieren und die Bedingungen konstant zu halten.

Titan fühlt sich belebt an .. rein subjektiver Eindruck eines Laien. 

...
Titan fühlt sich belebt an .. rein subjektiver Eindruck eines Laien. 

Mit diesem Eindruck bist Du nicht allein. 

Es gibt so viele Parallelen zwischen der (frühen) Erde und Titan... Vielleicht wimmelts da von Mikroben? Oder Huygens steht längst in einer geheimen Halle der Titanischen Area 51 und wird dort gründlich inspiziert?  Wer weiß?

Grüße...

Oder Huygens steht längst in einer geheimen Halle der Titanischen Area 51 und wird dort gründlich inspiziert?

Die würden sich was denken...

Da kommen Lebewesen von so einem großen Planeten... Kann das sein, würden sie nicht durch die Hohe Schwerkraft erdrückt??
Das muss ein Messfehler sein.
Und wie überleben sie diese Höllischen Temperaturen, bei denen man Methan (Lebenselixier, Blut) fast nicht flüssig halten kann

Aber solche hypothetischen Lebewesen wären weiter als wir... Die würden zwischen den Monden hin - und herpendeln, als wie, weil das so einfach geht. Und zum Abheben einer Rakete vom Boden bräuchte man auch nur 5 MWatt pro Kilo (1/6 der Erde)

Nur - wie sollen die Eisen gewinnen und schmelzen, das stelle ich mir allerdings schwer vor...

Moin,


Bild: www.dlr.de/Cassini

Das Bild zeigt eine Überlagerung von VIMS-Aufnahmen von *Titan* in 3 verschiedenen infraroten Wellenlängen: 1,3 µm (blau), 2 µm (grün) und 5 µm (rot). Das kreisförmige Gebilde in der Mitte ist vermutlich ein älteres Einschlagbecken. Die äquatorialen Breiten Titans sind vermutlich trockene Gebiete ohne ausgedehnte "Gewässer". Die zahlreichen Gewässer in der nördlichen Hemisphäre, zu denen auch das Kraken Mare gehört, sind wahrscheinlich Teil eines aktiven Flüssigkeitskreislaufes. Diese Seen nehmen flüssige Kohlenwasserstoffe auf, die ihnen ein Abflusssystem aus Tälern zuführt, welches aus Methan- und Ethan-Niederschlägen gespeist wird.


Bild: www.dlr.de/Cassini

Das Bild zeigt eine Spiegelung, die durch Reflektion des Sonnenlichts an einer glatten Oberfläche auf *Titan* entsteht. Die Oberfläche ist ein ausgedehntes Gewässer flüssiger Kohlenwasserstoffe.

Das abbildende Spektrometer VIMS an Bord der Raumsonde Cassini registrierte diesen Glanz Titans am 8. Juli 2009. Die Aufnahme bestätigt zum ersten Mal direkt das Vorhandensein von Gewässern in der nördlichen Hemisphäre des Saturnmondes.

Mehr dazu >>>

Jerry

Gibt es auf Titan einen aktiven hydrologischen Kreislauf? Kommt es tatsächlich zu aktiver Evaporation und Kondensation und damit einem dynamischen Austausch zwischen Atmosphäre und Oberflächengewässern? Würden die titanischen Seen aus Ethan bestehen, wäre das nicht denkbar, denn Ethan ist bei den -180°C an der Oberfläche sehr stabil und verdunstet nur ungern. Wenn die Tümpel / Seen aber auch aus Methan bestehen, wäre ein Austausch denkbar.

Ein kalifornisches Forscherteam hat jetzt Indizien für Nebel gefunden. Nebel bedeutet, dass tatsächlich "Feuchtigkeit" aus Oberflächengewässern entweichen kann. Und die müssen dann logischerweise aus Methan bestehen:

http://www.raumfahrer.net/news/astronomie/22122009223543.shtml

Lesetip!

Meilenstein der Raumfahrt: Vor fünf Jahren landete die europäische Sonde Huygens auf dem Saturnmond Titan


Zwei neue Bücher fassen die Ergebnisse der Mission Cassini-Huygens zusammen - DLR-Wissenschaftler kartieren die Eismonde und beschreiben deren Geologie

Vor fünf Jahren, am 14. Januar 2005, flog die Atmosphärensonde Huygens an Fallschirmen hängend durch die Gashülle des Saturnmondes Titan und landete zweieinhalb Stunden später sanft auf der Oberfläche des minus 180 Grad Celsius kalten Trabanten. Von dort übertrug sie mehrere Stunden Messdaten an die Muttersonde Cassini. Zwei neue Bücher, an denen Wissenschaftler vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) maßgeblich mitgewirkt haben, fassen die Ergebnisse der Huygens-Landung und der ersten vier Jahre des Cassini-Orbiters in der Saturn-Umlaufbahn zusammen.
Weiter hier:http://www.dlr.de/DesktopDefault.aspx/tabid-1/117_read-22029/

Sind auf Titan tektonische Kräfte am Werke?
Neue Fotos von Cassini lassen es vermuten, da man Landschaftformen findet wie man sie ähnlich von Venus kennt.


Mehr darüber hier:http://www.saturndaily.com/reports/Groovy_Hills_Rising_From_Titan_Surface_999.html
und hier: http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA12496

Hansjürgen

Gute Tageszeit,

Tektonisch aktiv ist der Titan nach meiner Überzeugung definitiv. Das Gravitationsfeld seines "Muttergasriesens" lässt mir keinen anderen Ausweg dar...

Was ich aber noch viel spannender finde ist die Rolle des Wassers als Mantelgestein. Nicht nur, dass es uns die Tektonik als Eisschollen auf fluidem/superfluidem Wasser erklärt. Noch mehr, Wassereis hat die Eigenschaft Energie beim Aufspalten freizusetzen, Wäre also eine perfekte Energiequelle für das möglicherweise dort ansässige Leben.

Selbst wenn das Methan keinen Dipolmoment besitzt, somit es sich auch nicht als Lösungsmittel gebrauchen lässt - im biologischen Sinne - könnten unter diesen Umständen die uns bekannten "gelebten" Vorgänge eine doch völlig andere Entwicklung erlebt haben.

Leider sind die beiden Rover schon auf dem Mars...  ich hätte sie gern wo anders.

Gruss aus Würselen,
Igor.

Hallo,

Leider sind die beiden Rover schon auf dem Mars...   ich hätte sie gern wo anders.

nee, die würden doch (so wie sie sind) auf'm Titan nicht funzen (Solarzellen...) - das wäre schade drum 

Welche Energiequelle wäre denn eigentlich für einen "Titan-Rover" potentiell geeignet?

Grüße aus Sachsen!

Welche Energiequelle wäre denn eigentlich für einen "Titan-Rover" potentiell geeignet?

Wie bei allen Geräten auserhalb des Asteroidengürtels im Grunde nur Radioisotopengeneratoren. So wie sie heute schon bei diversen Sonden eingesetzt werden.

Die einzig logische Energiequelle (nach dem heutigem technischen Stand) für länger dauernde Missionen auf Titan wäre wohl ein RTG, wie MSL aka Curiosity, der "Nachfolger" der MERs einen bekommt.
Solarzellen sind wegen der Entfernung nicht mehr wirtschaftlich, mal abgesehen davon, dass das Tageslicht nur ca. ein tausendstel der Helligkeit vom Tageslicht auf der Erde hat. (Die Atmosphäre schluckt ja einiges)

Allerdings ists auf Titan verhältnismäßig "nass", das würds nicht einfacher machen.
Mensch, ein Rover auf Titan wär echt hammer

P.S: Sorry fürs Überposten^^