Titan (Mond)
| Titan | |
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| Nahinfrarot-Aufnahme der Oberflächenstruktur Titans von der Saturnsonde Cassini, aufgenommen im Juni 2004 | |
| Entdeckung | |
| Entdecker | Christian Huygens |
| Datum der Entdeckung | 23. März 1655 |
| Daten des Orbits | |
| Mittlerer Bahnradius | 1.221.850 km |
| Bahnexzentrizität | 0,0292 |
| Umlaufzeit | 15,950 Tage |
| Inklination | 0,33° |
| Natürlicher Satellit des | Saturn |
| Physikalische Daten | |
| Mittlerer Durchmesser | 5150 km |
| Oberfläche | 8,3×107 km2 |
| Masse | 1,345×1023 kg |
| Dichte | 1,88 g/cm3 |
| Gravitation (a.d. Oberfl.) | 1,35 m/s2 |
| Fluchtgeschwindigkeit | 2,6 km/s |
| Siderische Rotation | 15,950 Tage |
| Achsneigung | 1,942 ° |
| Albedo | 0,21 |
| scheinbare Helligkeit | 8,4m |
| Oberflächentemperatur | 94 K (-179°C) |
| Atmosphäre | 94 % Stickstoff 6 % Methan und Argon Spuren von organischen Verbindungen |
| Atmosphärischer Druck | 160 kPa |
Titan ist der mit Abstand größte Mond des Planeten Saturn.
Entdeckung
Titan wurde am 23. März 1655 von Christian Huygens entdeckt. Benannt wurde der Mond nach den Titanen, einem Geschlecht von Riesen aus der griechischen Mythologie. Dieser Name und der weiterer sieben Saturnmonde wurde von Wilhelm Herschels Sohn, dem Astronomen John Herschel, in einer 1847 erschienenen Veröffentlichung (Results of Astronomical Observations made at the Cape of Good Hope) vorgeschlagen. Zuvor war er mitunter als der Huygensche Saturnmond oder der sechste Saturnmond bezeichnet worden.
Bahndaten
Titan umkreist Saturn in einem mittleren Abstand von 1.221.850 km in 15 Tagen 22 Stunden und 41 Minuten. Die Bahn weist eine Exzentrizität von 0,0029 auf und ist 0,33° gegenüber der Äquatorebene des Saturns geneigt.
Aufbau und physikalische Daten
Titan besitzt einen mittleren Durchmesser von 5.150 km. Damit ist er nur wenig kleiner als der Jupitermond Ganymed und damit der zweitgrößte Mond im Sonnensystem. Er ist sogar größer als der Planet Merkur (obgleich er weniger massereich ist).
Ursprünglich wurde davon ausgegangen, dass Titan größer als Ganymed sei, doch haben neuere Messungen gezeigt, dass Titans dichte Atmosphäre dazu geführt hatte, seinen Durchmesser zu überschätzen. Wie andere große Monde des Sonnensystems ist Titan größer und massereicher als der äußerste Planet Pluto.
Vom Aufbau her dürfte Titan den Monden Ganymed, Kallisto, Triton und möglicherweise Pluto ähnlich sein. Er besteht etwa zur Hälfte aus Wassereis und silikatischem Gestein. Ein Gesteinskern von etwa 3.400 km Durchmesser könnte von mehreren Schichten Eis unterschiedlicher Kristallform umgeben sein.
Titan besitzt mit 1,88 g/cm³ die höchste Dichte aller Saturnmonde, obwohl er ähnlich wie diese zusammengesetzt ist. Die hohe Dichte ergibt sich durch die gravitative Kompression, die auch eine Aufheizung des Mondinneren bewirken dürfte.
Titan rotiert in 15 Tagen 22 Stunden und 41 Minuten um die eigene Achse und weist damit, wie der Erdmond, eine gebundene Rotation auf. Die Rotationsachse ist um 1,942° aus der Senkrechten geneigt. Er besitzt eine niedrige Albedo von 0,22, das heißt, nur 22 % des eingestrahlten Sonnenlichts werden reflektiert.
Atmosphäre
Titan ist der einzige Mond im Sonnensystem und überhaupt der einzige bekannte Himmelskörper seiner Größenklasse, der eine dichte und wolkenreiche Atmosphäre besitzt. Die Existenz einer Atmosphäre wurde erstmals im Jahre 1944 von Gerard Kuiper mittels spektroskopischer Untersuchungen nachgewiesen. Dabei wurde der Partialdruck der Kohlenwasserstoffverbindung Methan zu 100 mbar bestimmt. Seither haben Untersuchungen der Voyagersonden ergeben, dass der atmosphärische Druck auf Titans Oberfläche mehr als 1,5 bar beträgt und somit um rund 50 % höher ist, als der auf der Erdoberfläche.
Die Atmosphäre besteht zu 94 % aus Stickstoff und zu etwa 6 % aus Methan und Argon. Außerdem finden sich auch Spuren von mindestens einem Dutzend anderer organischer Verbindungen (unter anderem Ethan, Propan, Ethin, Cyanwasserstoff, Kohlendioxid) sowie Helium und Wasser. Die Kohlenwasserstoffverbindungen entstehen wahrscheinlich aus Methan, das in der oberen Atmosphäre vorherrscht. Die Methanmoleküle werden durch Einwirkung der UV-Anteile der Sonnenstrahlung aufgespalten und rekombinieren dann zu anderen Verbindungen.
Auf Titans Oberfläche beträgt die Temperatur -140° C. Bei diesen Temperatur- und Druckverhältnissen sublimiert Wassereis nicht, so dass nur sehr geringe Spuren von Wasser in der Atmosphäre vorhanden sind. Neben dem überall vorherrschenden orangefarbenen Dunst, der Titan einhüllt, sind Muster von Wolken zu erkennen. Diese sind möglicherweise aus Methan, Ethan oder anderen einfachen Kohlenwasserstoffverbindungen zusammengesetzt. Die orange Einfärbung wird offensichtlich von den komplexeren Molekülen verursacht, die sich in der oberen Atmosphäre bilden. Aufgrund der dichten Atmosphäre konnten bei früheren Beobachtungen im sichtbaren Licht und bei den Voyagermissionen keine Einzelheiten auf Titans Oberfläche erkannt werden. Titan besitzt kein nennenswertes Magnetfeld, so dass seine Atmosphäre direkt dem Sonnenwind ausgesetzt ist. Dadurch können Moleküle und Atome ionisiert und aus der äußeren Atmosphärenschicht weggerissen werden.
Beobachtungen und Analogieschlüsse ließen erwarten, dass auf Titan möglicherweise Ozeane aus Ethan existieren und dass eine entwickelte Meteorologie Methan vom Himmel regnen lässt. Aktuelle Radarbeobachtungen von der Erde aus zeigten jedoch, dass kein solcher Ozean vorhanden sein dürfte. Flüssiges Ethan könnte höchstens in der Größenordnung von kleineren Seen vorhanden sein.
Titan ist wegen seiner bemerkenswerten Atmosphäre ein erstrangiges Forschungsobjekt der Exobiologie, weil er in mancher Hinsicht Bedingungen aufweist, die denen der Ur-Erde gleichen könnten. Ein bedeutender Unterschied ist allerdings die eisige Oberflächentemperatur, die eine weitere Entwicklung der präbiotischen Umwelt in Richtung Leben wie wir es kennen, verhindern würde. Es erscheint jedoch nicht sicher, ob nicht vielleicht doch Titan der zweite belebte Himmelskörper im Sonnensystem ist.
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Die ESA landete im Rahmen der Cassini-Huygens-Mission der NASA am 14. Januar 2005 die Raumsonde Huygens auf den Titan. Durch die allmähliche Annäherung von Cassini-Huygens an das Saturnsystem wurden mittlerweile auch höher aufgelöste Bilder von Titan möglich, die eine bessere Suche nach einer Landeregion für Huygens möglich machten.
Beobachtungen und Interpretation
Das neueste hier gezeigte Bild von der Oberfläche des Mondes wurde durch eine Aufnahme im nahen Infrarot gewonnen, das die Methanwolken und den organischen „Smog“ durchdringt. Zum Zeitpunkt der Aufnahme war Cassini immerhin noch etwa zehn Millionen Kilometer weit entfernt, doch ist bereits diese Aufnahme drei Mal höher auflösend als bisherige Fotos (etwa 60 km/Pixel). Zu erkennen ist eine sehr helle Fläche rechts unten im Bild, an deren oberen Rand in deutlichem Kontrast unvermittelt ein dunkler, schmaler Streifen anschließt. Ein weiterer, etwas weniger deutlicher und breiterer dunkler Streifen liegt annähernd parallel darüber und ist durch eine dunkle „Brücke“ mit dem ersten Streifen verbunden. Schon auf den ersten Blick steht diese auffällige Anordnung in deutlichem Gegensatz zu den Oberflächenstrukturen, die von anderen Monden dieser Größenordnung bekannt sind. Konzentrische Strukturen (Krater und Einschlagbecken) sind hier zunächst nicht zu erkennen (linkes Bild). Eine starke Kontrastverstärkung im Negativ bringt allerdings links oben im Bild möglicherweise die Hälfte einer annähernd runden Struktur zutage (Pfeil). Es liegt nahe, die dunklen Zonen für tiefer gelegen zu halten als die hellen Zonen. Vermutlich ist auch die stoffliche Zusammensetzung dieser Oberflächen unterschiedlich. Bei den hellen Zonen wird man eventuell an Wassereis denken müssen, wie es etwa auf den Jupitermonden häufig ist, bei den dunklen Bereichen möglicherweise an silikatische Gesteine oder organisches Material. Bereits in den nächsten Monaten werden weitere Vorbeiflüge mit größerer Annäherung eine ganz wesentlich verbesserte Interpretation dessen, was auf diesen Fotos zu sehen ist, erlauben.
Inzwischen zeigen sich die Wissenschaftler der NASA überrascht davon, dass auf den bisherigen Fotos Lichtreflexe von der Oberfläche Titans zu fehlen scheinen. Diese waren in der Annahme erwartet worden, dass Teile des Mondes möglicherweise durch organische Flüssigkeiten bedeckt sind.
Die auf den ersten Bildern sichtbaren oben beschriebenen Oberflächenmerkmale werden nach ersten Auswertungen von den NASA-Wissenschaftlern für tektonische Strukturen, etwa Gräben und Krustenstörungen, gehalten, was für eine bedeutende geologische Aktivität des Himmelskörpers sprechen würde. Titan wäre wohl groß genug, um eigene Wärmequellen in Form radioaktiver Minerale zu besitzen, doch könnten, wie bei anderen Monden der großen Planeten (Jupitermond Io, Saturnmond Enceladus), hier auch Gezeitenkräfte des Mutterplaneten eine Rolle bei der für tektonische Bewegungen notwendigen Aufheizung und folgenden Mobilisierung des Mondinneren spielen.
Weblinks
- Erste Bilder von Titans Oberfläche der Sonde Huygens
- Oberflächenbilder des Titan mit dem VLT
- Cassini-Site, NASA
- Saturnmond Titan im Überblick (dt.)
- Wissen-News.de: Sonderseite zur Huygens-Landung auf Titan (dt.)
- Cassini-Imaging-Team-Site
- Saturnmond Titan, Zusammenfassung aktueller Erkenntnisse
- Huygens-Kunstwettbewerb