Saturn-Mond Titan

Titan ist einer der interessantesten Monde im Sonnensystem. Zwar hat er seinen Rang als grösster Mond an den Jupiter-Mond Ganymed verloren, aber er ist immer noch der einzige Mond, der über eine dichte Atmosphäre verfügt. Diese Gashülle verhindert aber leider auch einen direkten Blick auf seine Oberfläche, so dass viele Aussagen über Titan lange Zeit spekulativ blieben.
Titan besitzt die höchste Dichte aller Saturn-Monde, und besteht wahrscheinlich zur einen Hälfte aus Gestein und zur anderen aus Wassereis. Dabei dürften sich mehrere Schichten aus Eis und Gestein in verschiedenen Mischungsverhältnissen um einen massiven Gesteinskern anordnen.

Die einzigen Strukturen, die zunächst auf Titan zu erkennen waren, befanden sich in seiner Atmosphäre. Die Aufnahme links, angefertigt von Voyager 2 am 23. August 1981, zeigt Wolkenbänder um einen der Pole und eine Grenze zwischen hellen und dunklen Bereichen am Äquator. Auf dem Bild rechts ist die Nachtseite in einem Ring aus Licht zu sehen, der durch Brechungen von Sonnenstrahlen in der Atmosphäre entsteht. Die Gashülle von Titan ist übrigens sogar dichter als die der Erde und besteht hauptsächlich aus Stickstoff und verschiedenen Kohlenwasserstoffen, die ihr die typische orange Farbe verleihen. Durch photochemische Reaktionen im Sonnenlicht entsteht ausserdem Blausäure (Cyanwasserstoff), die zwar extrem giftig, aber gleichzeitig ein Baustein für lebenswichtige Aminosäuren ist. Offenbar ähnelt die Atmosphäre von Titan der urtümlichen Erdatmosphäre, die erst durch pflanzliches Leben ihren heutigen Sauerstoff-Anteil erhielt.

Mit einem kleinen Trick konnten wenigstens grobe Strukturen auf Titan's Oberfläche sichtbar gemacht werden. Die Aufnahmen links wurden vom Hubble-Weltraum-Teleskop im Infrarot-Licht erstellt, das die dichten Wolken zu durchdringen vermag. Die Bilder entstanden zwischen dem 4. und 18. Oktober 1994 und zeigen einen auffälligen, hellen Fleck in der Grösse Australiens. Worum es sich dabei genau handelt ist noch unbekannt, es werden jedoch Seen und Ozeane aus Methan und Ethan auf Titan vermutet. Diese Gase befinden sich auch in der Atmosphäre und müssten sich bei den herrschenden tiefen Temperaturen verflüssigen und ausregnen. Neuere Reflexions-Untersuchungen im nahen Infrarot-Bereich sprechen allerdings eher für die Anwesenheit von Wassereis als von organischen Verbindungen auf der Oberfläche des Mondes.

Viele Geheimnisse, die sich unter Titan's Wolken verbergen, wurden von der amerikanischen Raumsonde Cassini gelüftet (links), die am 1. Juli 2004 in eine Umlaufbahn um Saturn einschwenkte und am 14. Januar 2005 ihr europäisches Landemodul Huygens absetzte (rechts). Nach einem mehrstündigen Fallschirm-Abstieg durch die Atmosphäre landete Huygens weich auf Titan's Oberfläche und übermittelte zahlreiche Daten. Zusätzlich verfügt Cassini über ein ähnliches Radar-System wie die Sonde Magellan, die damit bereits erfolgreich die Venus kartographierte.

Cassini lieferte bereits am 5. Juli 2004 die bis dahin detaillierteste Aufnahme von Titan. Das Falschfarbenbild links wurde aus 3 Einzelaufnahmen im nahen Infrarotlicht kombiniert und zeigt deutliche Oberflächen-Strukturen. Die gelben Gebiete sind offenbar reich an Kohlenwasserstoffen, während die grünen mit Wassereis bedeckt sind. Methan-Wolken in Titan's Atmosphäre bilden einen weissen Schleier um den Rand des Mondes und das ringförmige Gebilde in der oberen Mitte könnte ein Einschlagskrater sein.

Auch Cassini's leistungsfähiges Radar kam bereits zum Einsatz. Das Bild links vom 26. Oktober 2004 zeigt eine farbcodierte (oben) und eine Schwarz-Weiss-Karte (unten) von einem 300 km x 150 km grossen Gebiet im Norden von Titan. Helle, rosa Farbtöne stehen dabei für zerklüftetes Gelände, das viel Radar-Strahlung reflektiert, während dunkle, grüne Farben auf glatte Ebenen hinweisen. Die abwechslungsreichen Strukturen könnten Täler und Rinnen darstellen, aber neuere Einschlagskrater scheinen fast völlig zu fehlen.

Am 17. Dezember 2004 gelang Cassini eine besonders schöne Aufnahme der oberen Atmosphäre von Titan im UV-Licht (Bild links). Darauf sind deutlich zahlreiche, klar getrennte Dunstschichten in mehreren hundert Kilometern Höhe zu erkennen. Cassini befand sich zum Zeitpunkt dieser Aufnahme auf der Nachtseite von Titan, so dass die einzige Lichtquelle das durch die Atmosphäre gebrochene Sonnenlicht war.

Am 22. Juli 2006 fertigte Cassini die Radar-Karte links an, die in einem ca. 140 km breiten Streifen von Titan's Oberfläche zahlreiche dunkle Flecken zeigt. Sehr wahrscheinlich handelt es sich bei den Flecken um die schon lange vorhergesagten Seen aus Methan und anderen flüssigen Kohlenwasserstoffen. Dieser Befund wird auch durch Detail-Aufnahmen der Landesonde Huygens gestützt, auf denen typische Erosions-Spuren zu erkennen sind, die nur durch die Wirkung von Flüssigkeiten zu erklären sind. Mittlerweile wurden die großen Methan-Seen (Mare) nach mythologischen Seemonstern benannt und die kleineren (Lacus) nach Seen auf der Erde. Trotz der Ähnlichkeiten mit irdischen Gewässern dürfte es sich jedoch um keine idyllischen Seenlandschaften handeln und bei -178 Grad Celsius ist es zum Baden auch ein Bisschen zu frisch. Die Methan-Seen könnten jedoch irgendwann in ferner Zukunft als Rohstoffquelle interessant werden, denn sie enthalten vermutlich um ein Vielfaches mehr Kohlenwasserstoffe als alle Erdgasvorkommen auf der Erde.