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Archive for the ‘Planetologie’ Category

Neuigkeiten von Rhea

Rhea ist nicht nur eine altgriechische Göttin sondern auch nach Titan der zweitgrößte Mond des Ringplaneten Saturn. Mit rund 1500 km Durchmesser  ist Rhea eine unwirtliche, bitterkalte Welt aus Gestein und Wassereis. Die NASA-Sonde Cassini hat dort nun kürzlich spektroskopisch eine dünne Atmosphäre nachgewiesen, die bemerkenswerterweise auch Sauerstoff und Kohlendioxid enthält. Der Sauerstoff stammt aber höchstwahrscheinlich nicht wie auf der Erde aus der Photosynthese von Pflanzen. Vielmehr entsteht er durch das Bombardement der vom Planeten abgewandten Seite des Mondes mit hochenergetischen Teilchen aus dem Magnetfeld des Saturn.

Der Gasplanet Saturn ist von einem Ringsystem aus Eis- und Felsbrocken umgeben. Quelle: NASA (http://www.ciclops.org/)

Wie auch der Mond der Erde wendet auch Rhea ihrem Planeten Saturn immer die gleiche Seite zu. Die Teilchenstrahlung bewirkt an der eisbedeckten Oberfläche von Rhea eine chemische Reaktion bei der die Wassermoleküle des Eises in Sauerstoff und Wasserstoff gespalten werden.


Der Eismond Rhea vor dem Ringplaneten Saturn. Die Ringebene ist als dunkle Linie sichtbar. Quelle: NASA (http://www.ciclops.org/)

Woher allerdings das Kohlendioxid kommt, bleibt vorerst ein Rätsel. Denkbar, daß es bei der Zersetzung komplexer organischer Verbindungen entsteht. Ach Stoffwechselprozesse von Mikroorganismen kommen theoretisch in Frage. Voraussetzung wäre allerdings eine Wärmequelle auf Rhea, zum Beipiel Vulkanismus, die zumindestens in einzelnen Regionen des Mondes für flüssiges Wasser sorgt. Doch bisher wurden  keine Hinweise auf eine solche Wärmequelle gefunden.

Beim Saturnmond Rhea werden bei mir spontan alte Kindheitserinnerungen wach. Damals in den späten 1960er und frühen 1970er Jahren, die Zeit der bemannten Mondflüge, lief im deutschen Fernsehen die 7-episodige, in Deutschland produzierte Science-Fiction Serie „Raumpatrouille – Die phantastischen Abenteuer des Raumschiffes Orion“  mit Dietmar Schönherr, als Major Cliff Allister McLane und Eva Pflug als Leutnant Tamara Jagellovsk  in den Hauptrollen. Der eine oder andere wird sich vielleicht noch daran erinnern. 

Auf der Brücke der ORION: Leutnant Mario de Monti (Wolfgang Völz), Major Cliff Allister McLane (Dietmar Schönherr), Leutnant Tamara Jagellovsk (Eva Pflug), Leutnant Hasso Sigbjörnsen (Claus Holm) Quelle: Bavaria Film 

Die Serie genießt inzwischen Kultstatus und wurde im Fernsehen mehrfach wiederholt, ja lief sogar im Kino (7 Stunden – Film-Nacht!). Erzählt werden auf amüsante Weise die Abenteuer der Besatzung des Raumschiffes ORION. Auf auf ihren Erkundungsflügen treffen sie auf Außerirdische, die Frogs, welche – wie sich bald herausstellt – eine Invasion der Erde planen. Schon am Anfang der 1. Episode legt McClane mit der ORION eine eindrucksvolle Landung auf dem Saturnmond Rhea hin, obwohl die Oberste Raumbehörde der Erde ihm das wegen des Risikos ausdrücklich verboten hat.

Landung der ORION auf Rhea (links), Start der ORION von der Unterwasserbasis (rechts) Quelle: Bavaria Film

Daraufhin wird er vom Major zum Commander degradiert, bekommt einen weiblichen Sicherheitsoffizier, Leutnant Tamara Jagellovsk, als Aufpasserin mit an Bord und die (Liebes)geschichte nimmt ihren Lauf…
 
Berühmt und geradezu programmatisch für die ganze Serie sind die Worte, die im Vorspann jeder Episode gesprochen werden:

„Was heute noch wie ein Märchen klingt, kann morgen Wirklichkeit sein. Hier ist ein Märchen von übermorgen: Es gibt keine Nationalstaaten mehr. Es gibt nur noch die Menschheit und ihre Kolonien im Weltraum. Man siedelt auf fernen Sternen. Der Meeresboden ist als Wohnraum erschlossen. Mit heute noch unvorstellbaren Geschwindigkeiten durcheilen Raumschiffe unser Milchstraßensystem. Eins dieser Raumschiffe ist die ORION, winziger Teil eines gigantischen Sicherheitssystems, das die Erde vor Bedrohungen aus dem All schützt. Begleiten wir die ORION und ihre Besatzung bei ihrem Patrouillendienst am Rande der Unendlichkeit.“

Etwas von diesem Geist der späten 1960er Jahre würde ich mir heute wünschen, in einer Zeit der zunehmenden Intoleranz, in der sich allzuviele  Politiker und Intellektuelle darin gefallen, Überfremdungsängste zu schüren und das Ideal einer MULTIKULTURELLEN GESELLSCHAFT ausdrücklich für tot zu erklären.

Jens Christian Heuer

Quellen und Links: NASA Cassini, DVD Raumpatrouille ORION

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Telegramm 20: Rätsel um Jupiter und Saturn

Alle Gasriesen in unserem Sonnensystem haben neben ihrer mächtigen Gashülle einen festen Kern aus Gestein und Metallen. Doch während Saturn, Uranus und Neptun einen Kern mit mehr als 10 Erdmassen besitzen, ist der Kern des größten Gasplaneten Jupiter deutlich kleiner.  Darüber hinaus enthalten Jupiter und Saturn in ihren Gashüllen deutlich mehr schwere Elemente (Silikate, Metalle) als die anderen Gasplaneten (und die Sonne). Das ist erstaunlich, da sich alle 4 Gasplaneten ja in den äußeren Regionen der protoplanetaren Scheibe gebildet haben, da wo neben den schweren auch die leichten Elemente auskondensieren konnten.

Damit sich ein Gasplanet aus einer protoplanetaren Scheibe bilden kann, muß aber zunächst ein felsiger Kern von mindestens 10 Erdmassen vorhanden sein, weil nur dann die Schwerkraft ausreicht, um die für Gasriesen typische tiefe Gashülle anzusammeln.

Warum hat Jupiter einen so kleinen Kern? Wie konnte dann dieser gewaltige Gasriese überhaupt entstehen?

Und warum haben Jupiter und Saturn in ihren Gashüllen soviel schwere Elemente?

Die drei chinesischen Astronomen Shu Lin Li, C.B. Agnor und D. N. C. Lin (Institut für Astronomie und Astrophysik, Universität Peking) sind nun möglicherweise einer Lösung dieser Rätsel auf die Spur gekommen. Ausgangspunkt war die Annahme, daß es vielleicht eine Planetenkollision gegeben hatte, bei der Jupiters ursprünglich größerer Kern teilweise zerstört wurde, allerdings erst nachdem der Planet bereits fertig war.

Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun (von links nach rechts). Quelle: NASA

Mit einem Computermodell simulierten die chinesischen Wissenschaftler eine Kollision der Gasriesen Jupiter und Saturn mit unterschiedlichen Planetentypen:

Planeten, die kleiner oder genauso groß wie die Erde waren, zerplatzten bei einer Kollision mit Jupiter oder Saturn bereits in der Gashülle, ohne den Kern überhaupt zu erreichen. Die Gashülle durcheinandergewirbelt und mit schweren Elementen angereichert, aber der Kern blieb unbeschädigt.

Planeten mit mehreren Erdmassen, sogenannte Supererden waren in den Simulationen aber in der Lage den Kern teilweise zu zerstören. Das geschah entweder durch einen direkten Treffer oder aber indem die Gashülle so aufgewühlt wurde, daß die dabei ausgelösten konvektiven Prozesse Teile des Kerns abrissen.

Bei einer Kollision von zwei Gasriesen untereinander wurden beide Planeten vollkommen zerstört.

Die Astronomen schließen aus ihren Simulationen, daß Jupiter mit einer Supererde kollidierte, die seinen Kern teilweise zerstörte, Saturn dagegn mit einem wesentlich kleineren Planeten, der zwar seine Gashülle mit schweren Elementen anreicherte, seinen Kern aber nicht beschädigte.

Jens Christian Heuer

Quelle: http://arxiv.org/abs/1007.4722

Kategorien:Planetologie, Telegramme

Das junge Planetensystem bei Beta Pictoris

Beta Pictoris ist ein junger, heißer Stern der Spektralklasse A im Sternbild Pictor (Maler) und fast doppelt so massereich wie die Sonne. Im Jahre 1983 entdeckte das von den USA, Großbritannien und den Niederlanden gemeinsam entwickelte Infrarotteleskop IRAS eine Gas- und Staubscheibe um den 62 Lichtjahre entfernten Stern. Ein Jahr später gelang es diese Scheibe auch direkt zu fotografieren. 

Gas- und Staubscheiben um junge Sterne, das entsprach genau der Vorhersage der gängigen Theorie über die Entstehung von Planeten bei Sternen, und nun hatte man tatsächlich so eine Scheibe gefunden.

Infrarotaufnahme der Gas- und Staubscheibe um Beta Pictoris. Quelle: IRAS-NASA 

Beta Pictoris war damit das erste in der Entstehung begriffene extrasolare Planetensystem, das jemals entdeckt wurde! 

Die  Theorie über die Planetenenstehung, welche in ihren Grundzügen schon durch den Philosophen Immanuel Kant (1724-1804) im 18. Jahrhundert (!) formuliert wurde, geht davon aus, daß  Planeten eine allgemeine Begleiterscheinung  der Sternentstehung sind:

Eine interstellare Wolke aus Gas (99%) und Staub (1%) mit einem Durchmesser von etwa einem Lichtjahr kollabiert unter dem Einfluß ihrer eigenen Schwerkraft und gerät dabei in Rotation. Wegen der Erhaltung des Drehimpulses dreht sich die Wolke immer schneller und flacht infolge der Rotation zu einer Scheibe ab. Das Zentrum verdichtet sich immer weiter bis  Dichte und Temperatur so hoch sind, daß ein Stern entsteht, in dessen Innerem energieliefernde Kernverschmelzungsprozesse starten. Der Hauptdrehimpuls verbleibt in der Gas- und Staubscheibe. Wenn sich diese sogenannte protoplanetare Scheibe langsam abkühlt, kommt es zu Kondensationsvorgängen an den vielen, als Kondensationskerne wirkenden Staubteilchen. Diese werden dadurch immer größer und sammeln sich in der Scheibenebene, sowohl unter dem Einfluß der Schwerkraft als auch wegen der Bremswirkung durch das Gas in der protoplanetaren Scheibe. Dicht gedrängt in der Scheibenebene begegnen sich die Staubteilchen immer häufiger, um aneinander haften zu bleiben. Das Wachstum der Staubteilchen beschleunigt sich dementsprechend, und es bilden sich die ersten Planetesimale mit Durchmessern von bis zu einigen Kilometern.

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Planetenentstehung aus einer Gas- und Staubscheibe, der sogenannten protoplanetaren Scheibe.  Quelle: http://www.mhhe.com/physsci/astronomy/arny/indexnew.mhtml

In Abhängigkeit von der Temperatur der Scheibe, die von innen nach außen abnimmt, kondensieren im inneren, heißen Bereich bis 0,5 AE vorwiegend metallische Teilchen, ab 1 AE Abstand überwiegen dann die Silikate, und bei 3 AE wird schließlich die sogenannte „Schneegrenze“ erreicht, wo dann auch Eisteilchen auskondensieren. 1 Astronomische Einheit (AE) entspricht dabei der Entfernung Erde – Sonne (150 Millionen km). Die Planetesimale sind bald groß genug um weitere Materie anzusammeln. Die Größeren wachsen zu Protoplaneten heran, die Kleineren stoßen aufeinander und zerfallen wieder, oder aber sie werden von den Protoplaneten weggeschleudert und bilden einen äußeren Ring, den Kuiper – Gürtel. Manche stürzen allerdings auch in den zentralen Stern. Da jenseits der „Schneegrenze“ mehr Kondensationsmaterie zur Verfügung steht als weiter innen, entstehen hier dementsprechend größere Planetesimale, welche wiederum auch mehr Material einsammeln können. Diese sehr großen Protoplaneten (bis 10 Erdmassen und mehr) ziehen auch erhebliche Mengen Gas an, wodurch die sogenannten Gasriesen (wie Jupiter und Saturn in unserem Sonnensystem) entstehen. Weiter innen bilden sich kleinere Protoplaneten, die Metalle (vorwiegend Eisen und Nickel) und Gestein (Silikate) einsammeln, aber kein Gas, denn das kann hier wegen der zu hohen Temperaturen nicht auskondensieren. Die noch vorhandenen kleineren Planetesimale bombardieren die felsigen Protoplaneten, die dabei so heiß werden, daß sie aufschmelzen und eine innere Differenzierung stattfinden kann. Eisen und Nickel sinken zur Mitte und bilden den Kern, die leichteren Silikate dagegen den Mantel und die Kruste (erdähnliche Planeten). Ein Teil der dann immer noch übrig gebliebenen Planetesimale bilden einen oder auch mehrere Asteroidengürtel.

Bei Beta Pictoris passt alles zu dieser Theorie. Die protoplanetare Scheibe  hat einen Radius von 400 AE (1 AE=150 Millionen km, mittlerer Abstand Erde-Sonne) und ist im inneren Bereich an mehreren Stellen verbogen. Dort sind die Staubpartikel außerdem kleiner und wärmer als woanders in der Scheibe.

Infrarotaufnahme mit den drei Bereichen (A, B und C), wo die protoplanetare Scheibe von Beta Pictoris verbogen ist. Bei A wurde inzwischen ein großer Planet gefunden. Quelle: http://keckobservatory.org/

Vermutlich gibt es hier Planeten, die mit ihrem Schwerefeld Felsbrocken an sich ziehen. Diese prallen dann vermehrt aufeinander und zerbröseln dabei zu kleinen Staubkörnern, die sich besonders schnell durch die Strahlung des Sterns erwärmen. Ein weiterer Hinweis auf Planeten ist die Entdeckung einer zweiten Scheibe, die gegenüber der Hauptscheibe um 4° geneigt ist. Diese zweite Gas- und Staubscheibe formte sich möglicherweise in der Bahnebene eines großen umlaufenden Planeten.

Zwei Gas- und Staubscheiben um Beta Pictoris. Die zweite Scheibe markiert die Umlaufbahn des inzwischen tatsächlich entdeckten großen Planeten. Quelle: http://hubblesite.org/

Inzwischen konnte tatsächlich einer der vermuteten Planeten um Beta Pictoris gefunden werden und zwar auf recht spektakuläre Weise:

Im Jahre 2003 entdeckte ein  Team französischer Astronomen um Anne-Marie Lagrange mit dem Very Large Telescope VLT (8,2m Spiegeldurchmesser) des European Southern Observatory (ESO) ein schwach leuchtendes Objekt innerhalb der protoplanetaren Gas- und Staubscheibe um Beta Pictoris. Es konnte ein Planet sein, aber vielleicht auch nur ein Hintergrundstern.

Als man im Jahre 2008 und im Frühjahr 2009 erneut die Scheibe um Beta Pictoris fotografierte, war das Objekt aber verschwunden. Doch im Herbst 2009 war es dann plötzlich wieder da und zwar auf der genau gegenüberliegenden Seite der protoplanetaren Scheibe!

Der neuentdeckte Planet in der Gas- und Staubscheibe bei Beta Pictoris im Herbst 2009. Der Stern ist ausgeblendet, da er ansonsten den vergleichsweise lichtschwachen Planeten hoffnungslos überstrahlen würde. Quelle:  http://www.eso.org/

Damit war klar, daß es sich um einen Planeten handelte. Dieser war zunächst im Jahre 2003 neben Beta Pictoris in der Scheibe gut sichtbar gewesen, dann zwischenzeitlich dem Stern so nahe gekommen, daß er überstrahlt wurde -wobei er entweder vor oder hinter dem Stern stand – und dann schließlich im Herbst 2009 genau gegenüber auf der anderen Seite des Sterns in der Scheibe wieder aufgetaucht. Die Beobachtungen erlaubten Rückschlüsse auf die Umlaufbahn dieses Planeten. Dieser umrundet Beta Pictoris einmal in 15-20 Jahren in einer Entfernung, die mit der des Planeten Saturn zu unserer Sonne vergleichbar ist.

Die Positionen des neu entdeckten Planeten bei Beta Pictoris in den Jahren 2003 und 2009. Erstmals wurde ein extrasolarer Planet beim Umrunden seines Sterns direkt beobachtet! Quelle: http://www.eso.org/

Aus der Deformation der Gas- und Staubscheibe läßt sich auch seine Masse abschätzen. Der Planet ist danach etwa 9 mal so schwer wie der größte Planet unseres Sonnensystems, der Gasriese Jupiter (~9 M Jup). Wegen seiner gewaltigen Masse und seiner weiten Entfernung zum Stern, die eindeutig  jenseits der „Scheegrenze“ in der protoplanetaren Scheibe liegt, kann es sich ebenfalls nur um einen Gasriesen handeln. Dieser muß sich in erstaunlich kurzer  Zeit gebildet haben, denn der junge Stern Beta-Pictoris ist erst 12 Millionen Jahre alt. Das ist sehr wenig im Vergleich zu unserer Sonne mit einem Alter von immerhin schon 4,5 Milliarden Jahren. Die Bildung von Gasriesen scheint demnach sehr einfach und dürfte die Regel sein, falls  ausreichend Material in der protoplanetaren Scheibe vorhanden ist.

Zum Schluß noch der Hinweis auf eine Besonderheit des Beta-Pictoris-Systems:

Die protoplanetare Scheibe um Beta Pictoris enthält extrem hohe Mengen an Kohlenstoff. Das könnte bedeuten, daß mögliche Felsplaneten und -monde bei Beta-Pictoris (neben einem Eisen-Nickel-Kern) nicht hauptsächlich aus Silikatgesteinen bestehen wie das in unserem Sonnensystem der Fall ist, sondern hauptsächlich aus Kohlenstoffverbindungen wie Graphit, Carbid und Diamant. In den äußeren kalten Regionen des Planetensystems käme vielleicht noch superhart gefrorenes Wassereis hinzu.

Felsplaneten und -monde aus Kohlenstoff anstatt aus Silikaten im Beta-Pictoris-System? Kohlenstoffplaneten (kleines Bild unten) böten ein vollkommen anderes Erscheinungsbild als Silikatplaneten ähnlich der Erde (kleines Bild oben). Quelle: http://www.nasa.gov/

Die Atmosphären dieser exotischen Planeten würden wahrscheinlich vorwiegend Kohlenmonoxid (CO), Kohlendioxid (CO2), Mehan (CH4) und vielleicht auch Stickstoff (N2) enthalten. Sogar einen Flüssigkeitskreislauf mit Seen, Flüssen, Meeren, Wolken und Niederschlägen könnte es geben, möglicherweise aber nicht mit Wasser (H2O), sondern mit flüssigen Kohlenwasserstoffen (CnHn). Das wäre in etwa vergleichbar mit den Verhältnissen auf dem Saturnmond Titan in unserem Sonnensystem.

Jens Christian Heuer

Quellen: ESO, NASA

Anzeichen für exotische Lebensformen in der Atmosphäre des Saturnmondes Titan?

Im Jahre 2004 erreichte die NASA-Sonde „Cassini“ nach einer langen Reise den Saturn und schwenkte in eine Umlaufbahn ein. Kurz danach setzte sie die europäische Sonde Huygens aus, welch in die Atmosphäre des mit über 5000 km Durchmesser größten Saturnmondes Titan eintauchte. Nach Abtrennung des Hitzeschildes landete Huygens an einem Fallschirm weich auf der Oberfläche. Während des Abstiegs und auch nach der Landung übertrug die Sonde eindrucksvolle Aufnahmen. Die Sonde Cassini absolvierte in den folgenden Jahren mehrere Vorbeiflüge am Titan und anderen Saturnmonden.

Nach einer 7-jährigen Reise erreichte die NASA-Sonde Cassini den Ringplaneten Saturn. Mit dabei war die europäische Sonde Huygens, die weich auf dem größten Saturnmod Titan landete. Quelle: NASA

Bei der Auswertung der Daten zeigten sich nun erstaunliche Anomalien in der Atmosphäre des Titan, welche als Hinweise auf exotische Lebensformen interpretiert werden können.

Titan ist trotz seiner extrem niedrigen Oberflächentemperaturen, die bei -180°C liegen, eine in vieler Hinsicht erstaunlich erdähnliche Welt. Es gibt Flüsse, Seen, Inseln, Küsten, Berge, Dünen und Eisvulkane.

Die Atmosphäre des Titans besteht wie die der Erde zum größten Teil aus Stickstoff (N2), enthält aber überhaupt keinen Sauerstoff (O2). Dafür gibt es erhebliche Mengen an Methan (CH4) und anderen flüchtigen Kohlenwasserstoffen, daneben auch noch Wasserstoff (H2); Kohlendioxid (CO2) und ein paar Edelgase, vor allem Argon (Ar). 

Drei Ansichten des Titan im Infraroten. Quelle: Cassini-NASA

Die Seen und Flüsse auf Titan enthalten kein Wasser, sondern die flüssigen Kohlenwasserstoffe Methan und Ethan. Wie auf der Erde gibt es einen Flüssigkeitskreislauf, der neben den Winden und der Tektonik die Oberflächenstrukturen ganz entscheidend mitprägt.

Die flüssigen Kohlenwasserstoffe verdunsten bei leichter Erwärmung und kondensieren zu winzigen Tröpfchen, wenn sie in wieder abkühlen. Dabei bilden sich bodennahe Nebel, aber auch höhere Wolken aus denen es häufig regnet.

Wolken auf der Südhalbkugel des Titan. Quelle: Cassini-NASA

Titan ist ganz von einem dichten, gelblich-braunen Dunstschleier eingehüllt, der zu großen Teilen aus polymerisierten Kohlen-Stickstoff-Verbindungen, den Tholinen besteht, die sich unter dem Einfluß der UV-Strahlung der Sonne bilden.

Obere Atmosphäre und Dunstschleier. Quelle: Cassini-NASA 

Schon seit einiger Zeit wird über hypothetische Lebensformen auf  Titan nachgedacht. Da es auf Titan extrem kalt ist scheidet Wasser als Medium für enzymatisch vermittelte Reaktionen des Stoffwechsels aus. Die Rolle des Wassers würden stattdessen die flüssigen Kohlenwasserstoffe Methan und Ethan übernehmen. Als energieliefernde Reaktion käme die „Verbrennung“ von Acetylen mit Wasserstoff infrage, denn Acetylen wird unter der Einwirkung der UV-Strahlen der Sonne in der Titanatmosphäre reichlich gebildet. Im Acetylen wird also Sonnenenergie gespeichert, die dann bei der enzymatischen „Verbrennung“ mit Wasserstoff wieder frei würde. Irdisches Leben gewinnt seine Energie dagegen zumeist aus der Verbrennung von Kohlenhydraten mit Sauerstoff. Das gilt auch für pflanzliche Lebewesen, welche die Kohlenhydrate aber nicht verzehren müssen, sondern über die Photosynthese aus Kohlendioxid (CO2) und Wasser (H2O) unter der Nutzung von Sonnenlicht selbst herstellen.

Panoramaaufnahme der europäischen Sonde Huygens, die bei Cassini huckepack zum Saturnsystem mitreiste und weich auf Titan landete. Im Vordergrund sieht man  links und rechts im Bild Gebirge, in der Bildmitte dazwischen zeichnet sich in größerer Entfernung eindeutig eine Küstenlinie ab. Quelle: Christian Waldvogel (http://www.waldvogel.com/), Huygens-ESA

Zwei neu veröffentlichte Überprüfungen der Cassini-Daten durch Wissenschaftlerteams der NASA  zeigten in Oberflächennähe ein rätselhaftes Verschwinden der beiden in der Atmosphäre reichlich vorhandenen Gase Acetylen und Wasserstoff an, genauso wie man das auch bei den bisher noch hypothetischen exotischen Lebensformen erwarten würde.

„Die neuen Auswertungen der Cassini-Daten stimmen zwar mit Bedingungen überein, wie sie exotische, auf Methan basierende Lebensformen entstehen lassen könnten, beweisen jedoch noch nicht deren Existenz“, meint Darrell Strobel (Johns Hopkins University, Baltimore), einer der an den Untersuchungen beteiligten Wissenschaftler.

Acetylen, eine wie oben beschrieben in der Atmosphäre des Titan reichlich vorhandene ungesättigte Kohlenwasserstoffverbindung, müßte  eigentlich absinken und sich auf seiner kalten Oberfläche niederschlagen. Doch direkt an der Oberfläche findet man kaum Acetylen. Wird es durch exotische Mikroorganismen verzehrt?

Eingefärbtes Radarbild großer Seen audf der Nordhalbkugel. Die weissen Regionen wurden bisher noch nicht erfasst. Quelle: Cassini-NASA

Dieselbe Frage stellt sich auch beim Wasserstoff. Unter den Bedingungen der sauerstoffreien Titanatmosphäre ist das leichte Wasserstoffgas ausgesprochen reaktionsträge. Nach bisheriger Lesart müßte es sich in der Atmosphäre mehr oder weniger gleichmäßig verteilen und wegen seiner großen Flüchtigkeit in erheblichen Mengen nach oben in den Weltraum entweichen. Das passiert auch in Wirklichkeit so, aber zusätzlich wurde noch etwas anderes gefunden. Nahe der Oberfläche fällt unerwarteterweise die Konzentration des Wasserstoffgases drastisch ab. Es sieht ganz so aus als ob der Wasserstoff von der Oberfläche regelrecht aufgesogen wird und dann auf Nimmerwiedersehen verschwindet. Wasserstoff entsteht in großen Mengen in der oberen Titanatmosphäre, wo die UV-Strahlung der Sonne Methan- und Acetylenmoleküle aufbricht. Der dabei freigesetzte atomare verbindet sich zu den zweiatomigen molekularen Wasserstoff. Es gibt keinen bekannten Mechanismus durch den der reaktionsträge Wasserstoff  an der Oberfläche gebunden oder in Höhlen angesammelt werden könnte. Wird er also durch Mikroorganismen als Reaktionspartner von Acetylen genutzt und dabei verbraucht?

Überraschenderweise fanden die NASA-Wissenschaftler spektroskopisch auch keine Wassersignaturen an der Oberfläche des Titan, obwohl das Oberflächengestein wegen der extrem niedrigen Temperaturen aus superhart gefrorenem Wassereis besteht. Das Wassereisgestein ist anscheinend mit einem organischen Film aus Kohlenwasserstoffen überzogen. Spektroskopisch wurde Benzol nachgewiesen, daneben aber auch noch eine weitere, bisher nicht identifizierte organische Verbindung. Der organische Film scheint selbst dann erhalten zu bleiben, wenn flüssiges Methan und Ethan über das Wassereis fließt.

Eisvulkan auf Titan in verschiedenen infraroten Wellenlängen. Quelle: Cassini-NASA

Wassereis übernimmt auf dem Saturnmond Titan die Rolle des irdischen Silikatgesteins. Aus den Eisvulkanen strömt bei Ausbrüchen zähflüssiges Eis und/oder flüssiges Wasser, das an der bitterkalten Oberfläche im Handumdrehen wieder zu Wassereisgestein erstarrt.

Jens Christian Heuer

Quellen:  NASA, New Scientist

Telegramm 17: Wassereis auf 24 Themis

Ein Infrarotteleskop der NASA auf Hawai hat in Spektren des Asteroiden 24 Themis Wassereis und bisher noch nicht näher identifizierte langkettige organische Verbindungen entdeckt. Quelle: ScienceDaily (http://tinyurl.com/3xrdt7h)

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Telegramm 14: Wassereis auf dem Mond

Die indische Sonde Chandrayaan-1 hat mit ihrem RADAR am Mondnordpol   in mehr als 40 Kratern Wassereisablagerungen gefunden. Quelle: SPACETRAVEL (http://tinyurl.com/y978ace)

Kategorien:Planetologie, Telegramme

Telegramm 12: Beweise für Ozean auf Saturnmond Enceladus?

Die NASA- Sonde Cassini hat bei einem Vorbeiflug negative Wasserionen (H2O-) (Hinweis auf flüssiges Wasser!)und Kohlenwasserstoffe im Spektrum der extrem dünnen Atmosphäre des Saturnmondes Enceladus gefunden. Die Atmosphäre ist sehr flüchtig, wird aber durch Geysire wieder aufgefüllt: Vor allem in der Südpolregion brechen aus Eisspalten immer wieder Wasserdampffontänen (mit diversen Beimengungen) aus. Die jetzt gefundenen Wasserionen gelten als ein klarer Hinweis auf die Existenz flüssigen Wassers unterhalb der Eisdecke des Mondes. Negativ geladene Wasserionen mit einem überschüssigen Elektron entstehen nämlich immer dann, wenn flüssiges Wasser in Bewegung ist. Außerdem fand Cassini auch spektrale Signaturen von Wassermolekülclustern, wie sie ausschließlich in flüssigem Wasser vorkommen. Schon bei vorangegangenen Vorbeiflügen hatte Cassini Natruimionen gefunden. Auf Enceladus dürfte es also Salzwasser geben wie in den Ozeanen der Erde.

Geysire auf dem Saturnmond Enceladus Quelle: http://www.jpl.nasa.gov/

Der Saturnmond scheint alle Voraussetzungen für Leben zu bieten: Flüssiges Wasser, eine innere Wärmequelle (sonst wäre alles Wasser gefroren!) und organische Verbindungen (Kohlenwasserstoffe wurden ja bereits gefunden) Quelle: BBC  (http://tinyurl.com/ygjecgr)

Jens Christian Heuer

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